2022年7月，玻色量子團隊與前臺灣大學校長、臺灣大學IBM量子電腦中心主任、IEEE Fellow、鴻海研究院咨詢委員張慶瑞教授團隊聯(lián)合在IEEE Nanotechnology年度特刊上發(fā)表了論文：Photonic Quantum Computers Enlighten the World：A review of their development, types, and applications（光量子計算機啟迪世界：關于它們發(fā)展、類型以及應用的綜述）。該論文系統(tǒng)總結了全球范圍內(nèi)光量子計算的技術發(fā)展情況，闡明了光量子計算的不同架構、當下的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)，以及未來的發(fā)展前景等，并闡述了光量子計算將成為解決現(xiàn)實問題最實用路線之一的原因。該論文目前已經(jīng)在IEEE Xplore網(wǎng)站上線。

為了讓更多非物理或量子方向的專業(yè)人士對光量子計算能建立起全面、整體的認識，玻色量子與中國臺灣的聯(lián)合團隊在論文中總結了光量子計算機的發(fā)展歷程及潛在應用，詳細介紹了三種光量子計算機：高斯玻色采樣量子計算原型機、相干伊辛機（CIM）和未來的可編程光量子計算機，以及目前光量子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況等。在綜合比較了目前較為主流的幾種量子計算技術路線的優(yōu)缺點后，論文指出由于在實用化方面的突出表現(xiàn)，光量子計算機是未來解決實際應用問題的最優(yōu)量子方法之一。

具體來說，量子計算具有量子糾纏和疊加等特性，其強大的并行計算能力能解決復雜的超高速難題，遠遠超過當今最先進的超級計算機的計算能力。雖然超導和離子阱等技術路線在芯片加工工藝上相對成熟，但它們必須在真空或超低溫環(huán)境中運行，這可能會限制其在未來多功能應用中的可集成性和可擴展性。而光量子計算機所具有的長相干時間、較強的抗干擾能力、室溫下可穩(wěn)定運行、超高尺度、大規(guī)模生產(chǎn)可實現(xiàn)等突出優(yōu)勢，代表著其將是實現(xiàn)可商業(yè)化的最優(yōu)路線之一。

例如，“九章”通過玻色采樣成功證明了利用光子的量子計算優(yōu)勢，而基于簡并光學參量振蕩器（DOPO）的CIM在解決NP-Hard問題上表現(xiàn)出強大的優(yōu)越性，在密集連通性問題上遠遠優(yōu)于量子退火機。此外，光量子計算可以與CMOS、光纖和集成光技術兼容，并且它們很容易與當今的高速和寬帶光通信系統(tǒng)實現(xiàn)網(wǎng)絡互聯(lián)。

論文也指出了光量子解決方案面臨的挑戰(zhàn)和瓶頸，特別是在實用容錯量子計算機的工程實現(xiàn)上。由于光量子的產(chǎn)生、操作和探測構成了光量子計算的核心工作，這需要有新的材料平臺，以滿足光量子電路所需的高性能構件的線型、非線性光學特性，包括高亮度光量子比特發(fā)生器、可重構光子元件、低損耗高保真波導電路槽、以及高效快速的單光子探測器等等。

本論文是玻色量子團隊應IEEE Nanotechnology年度特刊和張慶瑞教授的邀請聯(lián)合撰寫。作為國內(nèi)首家從事“相干量子計算及光量子計算”研發(fā)路線的高科技公司，同時也是國內(nèi)首家將CIM商業(yè)化的初創(chuàng)公司，玻色量子在光量子計算，尤其是相干量子計算及光量子通用計算的理論和實踐、落地應用上有著豐富的經(jīng)驗。未來玻色量子還將不斷打磨自身核心競爭力，建立上下游生態(tài)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈，不斷完善量子計算對AI、大數(shù)據(jù)、交通物流等各類場的加速應用，再續(xù)華章。



關于張慶瑞教授

張慶瑞，臺灣大學物理學系特聘教授，臺灣大學-IBM量子電腦中心主任，凝態(tài)物理學學者，主要研究量子計算及其應用，自旋電子學、磁記錄原理及應用、巨磁阻來源與應用、拓樸絕緣體與二維電子系統(tǒng)的自旋傳輸、介觀尺寸磁性體的動態(tài)翻轉機制等，并為國際電機電子工程師學會會士（IEEE Fellow）、美國物理學會會士（APS Fellow）、俄羅斯國際工程院院士。

論文下載鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/9789259