国际科学家团队开发出由激光制成的大规模量子处理器的原型

10月18日消息，来自澳大利亚，日本和美国的国际科学家团队开发了由激光制成的大规模量子处理器的原型。该处理器基于十多年的设计，具有内置的可扩展性，可将光制造的量子组件的数量扩展到极大的数量。该研究发表在《科学》杂志上。

△由光构成的大规模量子处理器的纠缠结构

量子计算机有望为解决一些难题提供快速解决方案，但是为此，它们需要大量的量子组件，并且必须相对无差错。当前的量子处理器仍然很小并且容易出错。这种新设计提供了一种使用光的替代解决方案，可以达到在一些重要问题上最终胜过传统计算机所需的规模。

澳大利亚墨尔本RMIT大学量子计算与通信技术中心（CQC2T）首席研究员Nicolas Menicucci博士说：“尽管当今的量子处理器给人留下了深刻的印象，但尚不清楚当前的设计是否可以放大到超大尺寸。”

“我们的方法从一开始就内置了极高的可扩展性，因为被称为群集状态的处理器是由光构成的。”

△光学设备网络 -- 镜子，分束器和光纤-将激光编织到光学量子处理器中

群集状态是纠缠的量子元件的大集合，当以特定方式测量时，它们会执行量子计算。

“要对现实世界中的问题有用， 群集状态必须既足够大又具有正确的纠缠结构。自从提出以来的二十年中，以前关于 群集状态的所有论证都在这一项或两项上都失败了， ” Menicucci博士说。“我们是有史以来第一次在两者上都取得成功。”

为了形成群集状态，经过特殊设计的晶体将普通激光转换为一种称为压缩光的量子光，然后通过反射镜，分束器和光纤网络将其编织成群集状态。

该团队的设计允许进行相对较小的实验，以生成具有内置可扩展性的巨大二维群集状态。尽管目前的压缩水平（衡量质量的标准）太低，无法解决实际问题，但该设计与达到最先进压缩水平的方法兼容。

该团队表示，他们的成就为光量子计算开辟了新的可能性。

“在这项工作中，我们首次在任何系统中都建立了大规模的群集状态，其结构能够实现通用量子计算。” 堪培拉大学新南威尔士大学CQC2T首席研究员Hidehiro Yonezawa博士说。“我们的实验表明，这种设计是可行且可扩展的。”