日本光量子新算法：或可實現一百多萬量子比特信息大規模運算

最近，日本科學家發明了一種新的光量子計算方法，通過在光路上連成一列具有時間先后的光脈沖，實現了用最小規模光電路結構有效進行大規模運算操作。

從理論上來說，量子計算機的運算速度會遠超現有的超級計算機，可用於高速數據庫檢索、開發功能性材料及藥物等各領域。目前世界各國爭相開發以原子、離子及超導電路為基礎的各種系統通用的量子計算機。

量子計算機很難實現大規模化運算，目前數十個量子比特的計算已為極限。即使是使用光子的量子計算機，其大規模擴展也是今后長期的難題。近年來，科學家發現在一個光路上使用一列光脈沖群，可實現量子糾纏狀態下100萬個光脈沖的制備，實現某種大規模量子操作。但這種計算方法在實際操作中效率較低，計算精度有限，尚難以實現。

東京大學古澤明團隊發表在《物理評論快報》上的報告稱，他們的新方法理論上可處理100萬個以上量子比特的大規模運算。新方法的重點在於：利用環路結構的光電路，無限反復使用一個運算基本單位“量子隱形傳態”電路，進行大規模量子計算。由於光電路規模可小至極限以及計算效率的提高，新系統避免了利用量子糾纏狀態計算方法的缺陷。

與原子、離子、超導電路等類型的量子計算機相比，光量子計算方式運算規模巨大，可在室溫下、空氣中運行，能克服量子噪聲極限，適用於光通訊。而且，光量子計算機不需要巨大的冷卻設施和真空設施。新方法還能促進光量子計算機大規模擴展，並大幅減少所需能源和成本，有望為光量子計算機帶來創新。

研究團隊表示，今后將分析基於新方法的光量子計算機的計算精度，以及如何實現各種算法，並著手開發光量子計算機。

上海交通大學物理與天文系金賢敏教授在接受科技日報記者採訪時指出，這一方案原理上可以實現非常多的量子比特，但從理論走向實驗實現仍然面臨巨大挑戰，包括如何降低光快門和回路耦合損耗等。