山东
IT之家 8 月 10 日消息，合肥硅臻芯片技术有限公司今日宣布，该公司联合中国科学技术大学量子信息重点实验室任希锋教授研究组，近日在通用光量子计算核心技术领域取得关键性、开创性突破。
据介绍，研究团队依托自研可编程硅光集成芯片，创新突破传统量子比特制备瓶颈，首次在片上成功实现 4 光子 16 量子比特 GHZ 态、单光子 4 量子比特簇态的稳定生成，为通用光量子计算工程化落地、高性能量子算力搭建开辟了全新技术路径。
在光量子计算中，多光子纠缠态是实现量子算法的核心资源，但多光子源发射效率低、制备概率随光子数指数下降，使得多光子纠缠成为稀缺资源。为此，研究团队提出一种基于测量的量子计算（MBQC）技术路线下的纠缠态资源制备方法，基于“高维扩展-路由-逐层量子测量”的资源扩展思路，利用单个光子的路径自由度进行高维编码，将复杂的多光子态制备问题转化为对单光子的高维扩展、路由和分层测量操作，配合四层可编程测量模块，实现了多量子比特图态的高效制备与任意单量子比特测量。
实验结果显示，团队不仅成功制备了 4 光子 16 量子比特的 GHZ 态，并通过纠缠目击方法验证了其中 10 个量子比特的真实纠缠，这是目前在光量子芯片上演示的最大规模纠缠态。此外，团队还利用单光子制备了 4 量子比特簇态，并在此基础上演示了 Grover 搜索算法，平均识别概率高达 0.987。这一成果证明了高维编码技术在扩展量子比特数量和实现复杂量子算法方面的巨大潜力，显著降低了资源消耗，为实现大规模通用光量子计算奠定了坚实基础。
▲ 多量子比特图态制备方法及电路示意图
基于测量的量子计算（MBQC）是一种通过制备大规模纠缠态作为资源，并仅依靠单量子比特测量来驱动计算的通用量子计算模型，相比于当前常用的量子逻辑门线路模型，MBQC 将计算难度从“运行时的逻辑门操作”转移到“初始纠缠态的制备”上，从而解决了光子系统中缺乏高效确定性双比特逻辑门的物理难题，使得在不需要确定性光子-光子相互作用的情况下实现通用计算成为可能。
由于 MBQC 的核心计算过程对应一系列的单量子比特测量，对量子态维持（量子比特存储）时间要求较低，对大规模量子比特的复杂控制难度也大大降低。此外，MBQC 能够在同样光子资源条件下实现更大的量子比特规模，能够显著降低光路硬件复杂度，其衍生的基于融合的量子计算（FBQC）架构更具备高容错阈值，为构建大规模容错量子计算机提供了可行路径。因此，MBQC 不仅是量子计算的一种有效通用计算模型，更是通往大规模、容错、通用量子计算的重要可行技术路径。
▲ 四光子多量子比特 GHZ 态实验结果
该前沿研究成果已整理预发表于 arXiv，IT之家附论文链接：
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