上交大金贤敏团队创单片芯片集成全同量子光源阵列最大规模

近日，上海交通大学金贤敏团队在实验上实现了单片集成128个全同量子光源的阵列芯片，这是目前有报道技术中能实现的最大规模的全同可扩展量子光源阵列，研究成果以「128 Identical Quantum Sources Integrated on a Single Silica Chip」为题，发表在美国物理学权威应用期刊Physical Review Applied上，并被遴选为「编辑推荐」（Editors’ Suggestion）。

金贤敏自己的朋友圈里，将其称为“回首2021最得意的一个技术进步”。

量子计算将会在哪一条赛道最先落地？

“人工智能赋能百业，我们赋能人工智能。”此前，金贤敏在接受上海科技采访时曾这样表示。金贤敏认为，量子计算与人工智能有着天然的契合点。在数据的处理中，人工智能的许多场景有着低延时的需求，而这恰恰是量子计算所能解决的痛点。

金贤敏用“炒菜”做类比，传统的计算方式，就是在炒菜时不知道菜谱，需要不停地去试制，来寻找配比比例，但通过量子计算，可以直接对物质的属性进行模拟和处理，因此在生物医药、材料设计等方面将有更大颠覆性。

“量子计算与人工智能很像，但比人工智能更加具有赋能百业和颠覆性的特点。”金贤敏表示，量子计算的突破，将对各行各业在算力上所遇到的瓶颈性问题，带来颠覆性的改变。金贤敏表示，在量子计算领域，中国与国外比没有差距，“甚至有些点还是领先的，包括我们实验室所掌握的技术。依托我们过去建立的底蕴，掰个手腕的话，我觉得应该还是有信心的。”

创业“图灵量子”，“我应该永远是个科学家”

此前，在2021年7月的世界人工智能大会“量子计算与光子芯片论坛”上，金贤敏表示：“IDC预测说，2027年量子计算市场可以达100亿美元，还有一些更乐观的预测，这说明产业化时代基本到来了。”

由于量子计算作为底层技术，对于未来的各行各业都具有非常大的颠覆性意义，因此金贤敏认为，当下需要“疯狂地去推动它的应用落地。”

2021年2月，图灵量子正式成立，这是国内首家光量子计算公司，同年11月，图灵量子宣布完成数亿元Pre-A轮融资。

谈起创业后的身份定位问题，金贤敏表示提到一个细节：许多同学说“金老师开公司去了”，他并不喜欢这样的说法，在他心中，他是去创业，而不仅仅是“开公司”，“我觉得我在做一个可能比较难，但非常伟大的事情。”

尽管如今的他成为了企业创始人，但他说：“我应该永远都是个科学家，这一点是不会改变的。”

单片集成128个全同量子光源的阵列芯片对量子计算有何意义？

高性能的集成量子光源是量子信息科学与技术中的关键模块。近年来，已有众多国内外研究团队基于不同平台工艺致力于提升单个量子源的各项性能指标。然而，从宏观的角度克服不同量子源之间的性能浮动却鲜有研究。事实上，光源之间性能的差异阻碍了构建更大规模的希尔伯特空间，从而无法解决更复杂高维的计算任务。因此，解决量子光源制备过程中的不均匀性是一个重大挑战。

金贤敏教授团队多年来致力于光子集成领域的研究，通过主动控制光与物质的相互作用过程，掌握了灵敏且稳定的双折射调控能力，在无需额外辅助工艺的情况下可以将数百个光源的双折射飘动控制在5%以下，所发射的光谱飘动低于1nm。

研究团队分别对全部128个量子源间的信号光和闲频光的光谱性能进行了特征化，各进行了16384次测量分析。其中信号光子的光谱重叠值最小为0.943±0.007，闲频光子的光谱重叠值最小为0.963±0.004，相比于之前的纪录保持团队动辄6nm的光谱飘动，双折射调控精度显著提升。

研究团队通过一系列量子源间的Hong-Ou-Mandel干涉验证了片上集成源之间的不可分辨性，测得的所有实验值都在90%以上，证明了稳定持续的量子源加工能力。该光源的亮度很容易达到兆赫兹量级，此外还可以通过切换不同的泵浦方案实现离散变量或连续变量编码。　　

上述研究成果实现了全同量子源阵列的可扩展生成，结合片上量子器件和逻辑门，将使大规模全片上量子处理器的实际应用成为可能。（来源：上海科技）