(圖片來源于：布里斯托大學)

光子量子計算機，比起今天的數(shù)字電子微處理器，可達到指數(shù)級的速度，并且更加強有力。為了將這項技術實現(xiàn)，光子電路必須和普通的微處理器一樣，首先要可以高效處理多任務。布里斯托大學以及日本電信電話公司(NTT)宣稱，已經(jīng)開發(fā)出了一種完全可重新編程的量子光處理芯片，能夠以無限種方式操作和解碼光子。這項研究的成果在科學雜志上發(fā)表。

組成

新的設備可以使用標準的半導體制造技術進行制造，由玻璃和硅構成，具有六個波導管用于通用線性光學轉(zhuǎn)換，和15個集成干涉儀(設備在一個光子束上又添加了一個光子束，來尋找異常亮度和相位)，每個都可以單獨編程。這樣使得一系列不同的量子處理器操作，可以同時進行。

可編程

穩(wěn)定以及快速的可重編程的芯片體系結(jié)構，可以通過軟件代碼來變。這意味著一個大規(guī)模的基于目前設計的量子實驗，可以連續(xù)或者同步的快速進行，使得無數(shù)未來協(xié)議得以實現(xiàn)。

“我們一旦寫了每個電路的代碼，幾秒鐘后重新編程芯片，幾毫秒后，芯片切換至新實驗，”布里斯托大學的博士生和研究團隊成員，Jacques Carolan說道。“我們?yōu)榱诉@幾個小時，進行了一年的實驗。我們真正感到激動的是，使用這些芯片去開發(fā)新科學。芯片被封裝和制造，這樣我們永遠不需要重新調(diào)整它。我們一天就可以執(zhí)行1000多個不同的實驗。這在幾年前是不可想象的。”

布里斯托大學的研究人員 (從左到右): Chris Sparrow, Chris Harrold, Jacques Carolan，Anthony Laing博士

(圖片來源于：布里斯托大學)

價值

光子輸入和輸出的數(shù)量，意味著新的處理器可以馬上應用于新研究領域。它們能夠產(chǎn)生“幺正性”。這些數(shù)學運算符，能夠應用于一些列的量子位，執(zhí)行與標準的電子邏輯處理器相當?shù)牟紶柎鷶?shù)運算，也稱為量子門。事實上，它能夠一次處理巨大的數(shù)量計算，意味著它能夠仿真標準邏輯陣列的性能。

這種技術內(nèi)在的靈活性，也可以導致一種“普遍性的”狀態(tài)，通用量子計算機可以有效地模仿任意的數(shù)字計算機。盡管，這仍然還在適度規(guī)模。但是，如果研究人員的工作完成了大部分的實現(xiàn)，這意味著朝著設計和創(chuàng)造大規(guī)模通用的量子計算機，邁出了標志性的一步。

未來

開發(fā)下一步的工作，將是擴大它的功能和能力，證明技術可以用于和日本電報電話公司合作的通信領域，以及其他的電腦和網(wǎng)絡公司。

布里斯托大學成為“量子云”服務的先鋒,作為量子計算研發(fā)的巨大激勵的一部分，允許公眾可以通過互聯(lián)網(wǎng)訪問正在工作的量子處理器，并計劃在將來增加更多的芯片。

“在過去的10年里，我們已經(jīng)建立了光量子計算技術的生態(tài)系統(tǒng)，量子信息領域的專家們，可以將進入通信領域的研究和工程實踐。”布里斯托大學的量子光學研究中心的主任Jeremy O'Brien教授說道。“我們要發(fā)展模型，實現(xiàn)我們量子計算機的愿景。”