近期有媒體報道了我國國防科技大學研究團隊，研發(fā)出一款用于模擬量子行走的可編程硅基光量子計算芯片。那么，是否我國已經(jīng)在量子計算方面走在了世界前列呢？量子計算機還需要多久才能夠制造出來呢？

實際上，關于中國科學家研制出量子計算機的消息一直不絕于耳。早在2017年，就有媒體報道過中科大潘建偉教授聯(lián)合浙江大學團隊，成功構建了首臺光量子計算機。

2018年軍事科學院的強曉剛博士（上圖）團隊，又研發(fā)出集成超過200個光量子器件，可實現(xiàn)特定領域計算的光量子計算機。

而前不久，潘建偉教授（上圖）的團隊又構建出76個光子的量子計算機“九章”，該技術甚至超過了谷歌，成功實現(xiàn)了量子霸權。

不過目前這些所謂的“量子計算機”其實還不能叫做計算機，最多只能稱之為量子模擬器，只能進行特定領域的計算，因為邏輯編程的問題還沒解決。

所以下一步研究的重點就是量子門，也稱作量子邏輯門。目前中美在量子計算領域其實是走的兩條不同的道路。美國研究的是超導量子計算方案，中國研究的則是光量子計算方案。

光量子計算機使用光子來編碼量子比特，通過對光子的量子操控及測量實現(xiàn)量子計算。而量子門，是量子計算的基礎，類似傳統(tǒng)芯片里面的邏輯門。只有實現(xiàn)了量子門的操作，才能通過算法實現(xiàn)量子計算的邏輯編程。而實現(xiàn)了邏輯編程，才能說它是一臺真正的量子計算機。

2021年2月26日，強曉剛博士的團隊在《science advances》發(fā)表了論文《硅光子量子行走處理器上實現(xiàn)圖論問題的量子算法求解》，介紹了他們研發(fā)出的一款用于模擬量子行走的可編程硅基光量子計算芯片。

所謂“量子行走”（上圖），是量子的一種隨機特性，當量子受到疊加、糾纏、干涉等效應的影響，就會隨機地向左、或者向右位移。

而研究人員通過對量子行走的控制，實現(xiàn)完全的可編程性。比如，研究人員借助該芯片，通過編程求解，在292個不同圖像上實現(xiàn)了100個量子行走的時間步驟模擬（上圖）。

而這種硅光子芯片，采用CMOS兼容硅光子學方法制造（上圖），目前國內現(xiàn)有的技術就可以實現(xiàn)制造，理論上可以繞開光刻機的限制，因此潛力巨大。

不過目前對可編程光量子芯片的研究還處在非常初級的階段，距離真正的實用和生產(chǎn)還有相當一段時間。我們相信中國科學家的實力，也許在芯片領域的彎道超車為時不遠了！