就这一个字！“芯”——你见过量子计算机的内核吗？

4月29日，2024中关村论坛重大成果专场发布在京举行。“超大规模集成的光量子芯片”作为重大成果之一发布。这一成果是什么、意味着什么？让我们一探究竟。

眼下，我国的量子计算与量子通信正加快走向实用化。

量子纠缠是研究量子基础物理和量子计算前沿应用的核心资源。然而，事关量子计算机内核的核心技术一直是国际难题。

量子计算未来发展趋势之一是实现芯片上的量子计算优势并解决具体实际应用问题。这一目标要求光量子计算芯片不仅具备强可编程性，还需要达到量子计算优势的光子数。现实中，如何在芯片上制备多光子且高维度的量子纠缠态，一直存在诸多理论与实验挑战。

历时6年攻关，我国科学家终于研制出迄今为止全球最大集成规模——有着高达2500个集成元器件的光量子芯片，并成功实现了基于图论的光量子计算和信息处理功能。相关成果以《超大规模集成的图论量子光子学》为题，发表于国际学术期刊《自然·光子学》。

“这一超大规模集成的光量子芯片，通过发展高性能量子光源、低损耗量子线路、高效率单光子探测器等核心器件，使多光子且高维度的量子纠缠态在芯片上的制备，以及操控、测量和纠缠验证成为可能。”这一成果的第一作者包觉明告诉记者。

超大规模集成的光量子芯片的研制，对于集成光量子芯片领域具有重要意义。在硬件层面，它具备了晶圆级芯片加工能力，在架构层面可充分利用图的高度可视化功能和强大数学工具包，可为量子计算机的研制提供可扩展、可编程、高稳定的量子芯片内核。