我国光量子芯片技术从跟跑转向并跑( 二 )

由于面向光量子信息的直写技术和工艺完全自主研发，制备芯片的效率也大大提高， “例如直写单个阵列2401根波导的芯片，我们的团队只需要1天，而当时英国的团队可能需要半年，而且他们制备的波导阵列基本为二维，且波导数仅有几百个。 ”此外，刻蚀后的芯片，光子演化的损耗能控制在0.16分贝/厘米，低于国际平均水平的0.2分贝/厘米。
这4年，金贤敏甘坐冷板凳，他没有急于发表论文， “只要不出差，在上海工作时，有三分之一的时间都会通宵” 。他说，在电子芯片时代，我国在芯片的制备和封装等环节受制于人，而研发飞秒激光直写技术，正是要推动光量子芯片制备环节的突破。
光量子集成技术可用于制药、成像、黑洞模拟
在量子计算领域，量子行走是专用量子计算的重要内核。在光量子芯片实验过程中，金贤敏团队设计的三维波导阵列实现了二维连续量子行走。量子达到至少100多个行走步径，突破了过去所有的量子行走实验纪录。
“量子行走具有天然的叠加态特性，到了二维空间，面对分叉选择的时候，量子可以从上下左右四个方向同时走过去，效率大大提高。 ”金贤敏解释，量子行走在粘合树结构上“快速到达”的优势尤为突出。他和团队巧妙提出了一种具有充分可扩展性的六方粘合树结构，这种结构即使层数很大，都可以在芯片中很好地用三维波导来实现。
结果显示，量子算法可实现约90%的最优到达效率，最优演化长度约为25毫米。而经典算法只能缓慢地达到最优演化情形，且最优到达效率只有6.25% 。 “有了基于三维集成光量子芯片的大规模量子演化系统，意味着研发各种专用光量子计算算法的实验实现成为可能。 ”金贤敏说。
有研发可能性的还不止在计算和优化问题方面的应用。金贤敏表示，在光量子芯片中的量子演化分布，未来还有望用于黑洞模拟、量子人工智能、量子拓扑光子学、生物医药及成像等学科的综合性研究。