集成光量子计算的研究进展

基于量子力学的叠加和纠缠等性质,量子计算具备超越经典计算机的强大计算能力.光子作为一种高效信息载体,具有传输速度快、操控性高及相干时间长的优点,是实现量子计算的一个理想物理平台.集成光量子技术,使得我们在微型结构上便能够稳定地实现光量子态的产生、处理和探测.近年来,随着新兴的集成光量子技术的快速发展,集成光量子计算的实验复杂度和规模在不断提高,并成功模拟和解决了复杂的物理和计算问题.为此,本综述总结了近年来集成光量子计算的技术进展,包括各类集成光量子实验平台,并讨论了基于集成光量子平台实现的量子行走实验范例.最后,我们亦简述了基于光量子行走而实现的量子算法和量子模拟的方案.

飞秒激光直写的三维光量子芯片研究进展

基于耦合光波导体系的光量子芯片通过光子在波导系统中的传输和波导之间的耦合来实现量子功能,具有很好的可扩展性,是重要的光量子信息处理平台。利用飞秒激光直写技术制备的三维光量子芯片,具有比传统平面结构更为灵活的立体结构,从而可实现更丰富的功能,包括光通信、光量子计算、全光逻辑操作以及片上信息处理等。同时,光在耦合波导体系中的传播方程与描述微观粒子运动的薛定谔方程相似,因此可以利用光场在耦合光波导体系中的传播规律来类比真实情况下难以观测的凝聚态量子物理现象,使得光量子芯片不仅本身具有广泛应用,也成为模拟拓扑物理和非厄米效应等前沿领域的重要平台。当前,三维光量子芯片以其独特的技术优势和广泛的应用前景,成为未来芯片领域重要的发展方向之一,也为我国在全球竞争中保持技术领先地位提供了机遇。