谷歌、微軟等合作 提出了一種新的量子光子晶元量子系統結構模擬演算法

AiTechYun

編輯：nanan

來自布里斯托爾大學、微軟、谷歌、帝國理工學院、馬克斯普朗克研究所和中山大學的量子物理學家的國際合作，提出了一種新的演算法來解決量子計算機上量子系統的能量結構。

他們在一個硅量子光子處理器上測試了這個演算法，該處理器利用光子(基本光粒子)來進行計算。

量子系統的能量結構由量子化能級構成，最低能級稱為基態，而較高能級稱為激發態。

具體而言，這種新演算法能夠以一種在傳統計算機上沒有直接模擬的方式找到激發態，從而為微觀層面的物理和化學研究提供了新的途徑。

系統的基本化學和物理性質可以通過找到一組被稱為特徵態的量化態來描述，它包含系統的基態(能量最低的狀態)和激發態(具有更高能量的靜止態)。

來自谷歌量子AI實驗室的作者Jarrod McClean表示：「如果我們想讓量子計算機對太陽能電池等重要領域做出有意義的貢獻，那麼擴展激髮狀態的工具箱是至關重要的。」

預計大型量子計算機將能夠模擬複雜的化學系統，這是傳統計算機無法完成的任務，增加了我們的物理和化學知識。

這項研究發表在今天的《科學進展》雜誌上，由布里斯托爾大學物理學院的研究人員領導。

主要作者Raffaele Santagati博士說:「在這項研究中，我們提供了一個用量子計算機研究量子系統性質的新工具。」

這個目標是通過引入一種基於「特徵狀態觀測器」新概念的量子模擬方法來實現的，這個量子能夠檢測一個給定的量子態是否接近系統的特徵狀態。

來自布里斯托爾大學的Jianwei Wang博士補充說:「我們成功地在硅量子光子晶元上測試了概念驗證的協議，顯示了它在現實短期量子設備中模擬更複雜系統的適用性。」

在布里斯托爾的演示結束後不久，另一種方法已經由伯克利UCA的Jeremy Colless博士和他的同事們用超導量子實驗證明了。

研究人員預測，本文的主要研究結果將促進研究改進演算法和新應用的興起。

先進的量子計算機將解鎖強大的應用程序，預計未來幾十年內將有可能實現約200個量子位的量子計算機。

Santagati博士補充說:「進一步開發集成量子光子學，實現更複雜的器件，將使更有用的光子量子模擬器成為可能。」

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