最近，日本科学家发明了一种新的光量子计算方法，通过在光路上连成一列具有时间先后的光脉冲，实现了用最小规模光电路结构有效进行大规模运算操作。
从理论上来说，量子计算机的运算速度会远超现有的超级计算机，可用于高速数据库检索、开发功能性材料及药物等各领域。目前世界各国争相开发以原子、离子及超导电路为基础的各种系统通用的量子计算机。
量子计算机很难实现大规模化运算，目前数十个量子比特的计算已为极限。即使是使用光子的量子计算机，其大规模扩展也是今后长期的难题。近年来，科学家发现在一个光路上使用一列光脉冲群，可实现量子纠缠状态下100万个光脉冲的制备，实现某种大规模量子操作。但这种计算方法在实际操作中效率较低，计算精度有限，尚难以实现。
东京大学古泽明团队发表在《物理评论快报》上的报告称，他们的新方法理论上可处理100万个以上量子比特的大规模运算。新方法的重点在于：利用环路结构的光电路，无限反复使用一个运算基本单位“量子隐形传态”电路，进行大规模量子计算。由于光电路规模可小至极限以及计算效率的提高，新系统避免了利用量子纠缠状态计算方法的缺陷。
与原子、离子、超导电路等类型的量子计算机相比，光量子计算方式运算规模巨大，可在室温下、空气中运行，能克服量子噪声极限，适用于光通讯。而且，光量子计算机不需要巨大的冷却设施和真空设施。新方法还能促进光量子计算机大规模扩展，并大幅减少所需能源和成本，有望为光量子计算机带来创新。
虽然这一方案从理论走向实验实现仍然面临巨大挑战，比如怎样降低光快门和回路耦合损耗等问题，但该方案从原理上为多量子比特运算提供了可行方案，研究人员通过分析基于新方法的光量子计算机的计算精度，以及如何实现各种算法，将有力推动光量子计算机的发展。
原文发布时间为：2017-03-23
本文作者：彭承志
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