光子計算芯片是上海交通大學物理與天文學院金賢敏團隊通過“飛秒激光直寫”技術制備出節點數達49×49的芯片，是世界最大規模的三維集成光量子芯片，也是國內首個光量子計算芯片。
2018年5月，美國《科學》雜志子刊《科學—進展》發表了金賢敏團隊光量子計算芯片的最新研究成果。
研究背景
近年來，關于通用量子計算機的新聞屢屢見于報端，IBM（國際商用機器）、谷歌和英特爾等公司競相宣告實現了更高的量子比特數紀錄，但幾十個甚至更多的量子比特數，若無法全互連、精度不夠且難以糾錯，通用量子計算依然難以實現。與之相比，模擬量子計算可以直接構建量子系統，無需依賴復雜量子糾錯。作為模擬量子計算的一個強大算法內核，二維空間中的量子行走，能夠將特定計算任務對應到量子演化空間中的相互耦合系數矩陣中。當量子演化體系能夠制備得足夠大并且能靈活設計結構時，可以用來實現許多算法和計算任務，展現出遠優于傳統計算機的表現。
技術創新
上海交通大學金賢敏團隊通過飛秒激光直寫技術制備了節點數多達49×49的三維光量子計算芯片。這種世界最大規模的光量子計算芯片，使得真正空間二維自由演化的量子行走得以在實驗中首次實現，并將促進未來更多以量子行走為內核的量子算法的實現。
《基于光子芯片的二維量子行走實驗研究》的論文顯示，研究人員通過發展高亮度單光子源和高時空分辨的單光子成像技術，直接觀察了光子的二維行走模式輸出結果。實驗驗證量子行走不論在一維還是二維演化空間中，都具有區別于經典隨機行走的彈道式傳輸特性。這種加速傳輸正是支持量子行走能夠在許多算法中超越傳統計算機的基礎。曾有理論指出瞬態網絡特性只在大于一維的量子行走中才能實現，而以往準二維量子行走實驗由于受限的量子演化空間，無法觀測網絡傳播特征。該研究首次在實驗中成功觀測到了瞬態網絡特性，標志著量子行走研究邁出了重要一步，進一步驗證了所實現的量子行走的二維特征。
產品應用
研究人員利用這個芯片演示了模擬量子計算的一種算法內核“量子隨機行走”。金賢敏說，當這種量子演化體系制備得足夠大且可靈活設計其結構時，可以實現多種算法和計算任務，表現遠優于傳統計算機。
模擬量子計算不同于通用量子計算，可直接構建量子系統，無需像通用量子計算那樣依賴復雜的量子糾錯，一旦能夠制備和控制的量子物理系統達到新尺度，將可直接用于探索新物理和在特定問題上推進遠超傳統計算機的絕對計算能力。
參考資料 >
我國制備出最大規模光量子計算芯片.中國政協網.2018-05-17
中國科學家制備出大規模光量子計算芯片.新華網.2018-05-17