2021年2月26日，国际权威期刊《Science Advances》（《科学进展》）发表了我国科学家研制成功新型可编程光量子计算芯片的重要成果。论文第一作者及通讯作者、北京量子信息科学研究院兼聘研究员强晓刚表示，这一芯片首次实现了对量子漫步演化时间、哈密顿量、粒子全同性、粒子交换特性等要素的完全编程调控，从而支持实现多种基于量子漫步模型的量子算法应用。

量子比特数目少、有效量子操作深度浅，是现阶段量子技术水平存在的制约性问题。在这种受限条件下，如何最大化利用量子资源、设计可编程运行有实用前景量子算法的量子装置，是量子计算领域的重要挑战。

芯片原理、结构及实验装置示意图。论文作者供图。

强晓刚表示，这种新型可编程光量子计算芯片，可实现多种图论问题的量子算法求解，有望应用在数据搜索、模式识别等领域。据介绍，量子漫步是一类重要的量子计算模型，是许多量子算法的重要内核。该新型可编程光量子计算芯片研制过程中，科研人员提出可动态编程实现多粒子量子漫步的光量子芯片结构，实现不同参数的量子漫步过程，从而支持运行一系列基于量子漫步模型的量子算法。基于所提结构，科研人员采用硅基集成光学技术，设计实现了可编程光量子计算芯片。芯片上集成了纠缠光子源、可配置光学网络等，通过电学调控片上元件实现对光量子态的操控，从而实现量子信息的编码和量子算法的映射，具有高集成度、高稳定性、高精确度等优势。通过对所研制光量子计算芯片的编程运行，演示了顶点搜索、图同构等图论问题的量子算法求解。未来，随着芯片规模和光子数目的增加，芯片的计算能力将快速增长。该研究成果由国防科技大学、军事科学院、中山大学、北京量子信息科学研究院等国内外单位科研人员共同完成，并得到量子院科研合作项目的部分资助。

2021-03-04