陈根：芯片级光子学量子模拟系统开启量子计算新时代

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文/陈根

日前，《自然光子学》杂志刊发论文显示，罗切斯特大学的科学家们成功开发了芯片级光子学量子模拟系统，该系统能够模拟物理世界，并控制量子纠缠光子的频率和颜色。

与传统的光子计算方法相比，量子计算将极大地减少物理空间和资源需求。基于光子的计算模型和技术的传统光子计算方法，是利用光子作为信息的载体和处理单元，通过光的传播和操作来实现计算功能。而光子学量子计算的关键则在于控制量子纠缠的光子，通过调节光子的频率和颜色，科学家们可以将它们纠缠在一起，创造出复杂的量子系统。

在一个合成空间里进行的模拟实验中，研究人员利用该系统通过控制量子纠缠光子的频率和颜色来模拟物理世界。这种方法与传统基于光子的计算方法不同，它大大减少了物理空间和资源的需求，并且通过控制光子的路径来实现模拟。此外，芯片级技术结合了光学和微电子学，以此提高了效率和可扩展性。

“我们成功制造出了量子相关的合成晶体，这是前所未有的。”据研究人员介绍，这大大扩展了合成空间的维度，而且可以模拟多种量子尺度的现象，例如量子纠缠光子的随机行走。基于此，量子计算将为科学家们提供处理复杂自然现象的新工具，为开拓量子计算的应用领域提供有力的支持。同时，这一系统也将为未来更复杂的模拟提供基础，并且具备扩展到更复杂模拟和计算任务的潜力。