物理学院周晓祺教授与合作者开发光量子计算芯片

       探索一套能够实现和解决任意量子信息任务的设备是一项意义深远而又困难重重的工作。硅光量子系统是最具有潜力的系统之一，利用光子来编码量子比特，通过对光子的量子操控及测量来实现量子计算，它具有许多优秀的特征，例如与环境的相互作用小、易实现高精度的单比特操作、制造工艺与COMS兼容等。

      事实上，利用硅光芯片处理量子信息任务已吸引了许多研究人员的关注，有研究曾利用硅光芯片证明单光子器件可配置执行任意的线性光学任务，除此之外，能够集成单光子源、单光子探测器以及光学元件网络的优点使硅光芯片有望成为大规模的集成光学处理器。

      中山大学物理学院周晓祺教授与英国布里斯托尔大学等机构的科研人员合作，利用硅基光波导芯片集成技术，设计并开发出面向通用量子计算的核心光量子芯片，该成果以“Large-scale silicon quantum photonics implementing arbitrary two-qubit processing”为题发表在Nature Photonics 12, 534–539 (2018)。该芯片集成了超过200个光量子器件，具有高稳定性、可快速配置等特性，实现了98种不同的两比特酉操作，平均保真度达93.2%±4.5%，同时，该芯片也能够应用于不同的量子信息处理任务，如量子优化算法和量子漫步模拟。

        该芯片的研制迈出了光量子计算的重要一步，但是光量子计算的大规模实际应用还需克服一系列挑战，如保持大规模光量子计算系统的稳定性、实现高精度操控等，因此要实现真正实用化的量子计算机仍需较长时间的持续努力。

        该工作共同通讯作者是周晓祺教授和英国布里斯托尔大学Jonathan C.F.Matthews教授。

原文论文链接：https://www.nature.com/articles/s41566-018-0236-y