我科学家研制出新型可扩展光子计算机

　　提供超越经典计算机运算能力新思路

　　科技日报讯 (采访人员刘霞)2月2日 ， 采访人员从上海交通大学集成量子信息技术研究中心获悉 ， 该中心金贤敏团队研制出一种结合集成芯片、光子概念和非冯诺依曼计算架构的光子计算机 ， 新计算机不仅在解决某些难题方面拥有超越经典电子计算机的潜力 ， 且物理尺度可扩展 。 该研究提供了超越经典计算机计算能力新思路 ， 预示光子计算机未来可期 。 研究发表于最新一期美国《科学进展》杂志 。

　　不断提升的集成度赋予电子计算机越来越强大的计算能力 ， 不断有研究指出 ， 由于高度集成化导致芯片“散热问题”和“量子隧穿效应” ， 摩尔定律在不远的将来不再适用 。

　　金贤敏对采访人员解释说：“寻求潜在新型计算方式是进一步推进人类计算能力的重要手段 ， 量子计算、DNA计算、光计算等不断被提出 。 2019年底 ， 谷歌演示了53量子比特的量子计算机 ， 宣示‘量子霸权’ ， 率先揭示了非冯诺依曼计算架构的优势 。 ”

　　在最新研究中 ， 金贤敏团队另辟蹊径 ， 不依赖脆弱的量子特性 ， 而是更多借助光子本身的优势 ， 展示出光子计算机在特定计算问题上超越经典计算机的潜力 。

　　研究团队在光子计算机上求解的问题名为“子集和问题”(SSP) ， 从计算复杂度而言 ， 属于NP问题(经典计算机无法高效求解的一大类问题)中最难解的一种 ， 求解SSP可作为衡量新型计算架构计算能力的重要标准 。

　　在最新研究中 ， 研究人员成功将SSP映射到由三种基本结构组成的三维集成光波导网络中 ， 并借助飞秒激光直写技术刻写在光子芯片内部 。 当光子被注入光波导网络时 ， 计算过程由此被激活 。 光子作为计算载体 ， 在光波导网络中演化 ， 并行搜索所有可能的演化路径来寻找解 。

　　研究发现 ， 得益于光子计算机的并行运算方式、集成光波导网络的紧凑性 ， 以及光超高的传播速度、强抗干扰能力等“天赋” ， SSP求解速度更快 ， 且物理尺度可扩展 。

　　金贤敏表示 ， 他们计划构建更大规模光子芯片和测量系统 ， 向更大问题尺寸和计算能力迈进 。 【编辑:张楷欣】

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