澳大利亞皇家墨爾本理工大學團隊開發的可編程光基處理器
澳大利亞的科學家們創造了世界上第一個可重新編程的光基處理器，這將開創一個量子計算和通信的新時代。
在這些新興領域中，在原子水平上運作的技術已經為藥物發現和其他小規模應用帶來了巨大的好處。
未來，大規模量子計算機有望解決現在的計算機無法解決的複雜問題。
首席研究員、來自澳大利亞 皇家墨爾本理工大學（Royal Melbourne Institute of Technology-簡稱RMIT)的 阿貝托.佩魯佐Alberto Peruzzo 教授表示，該團隊的處理器——一種利用光粒子攜帶信息的光子學 設備 ——可以通過最小化“光損失”來幫助實現成功的量子計算。
領導ARC量子計算和通信技術卓越中心的佩魯佐說：“我們的設計使量子光子量子計算機在光損耗方麵更有效率，這是能夠保持計算進行的關鍵。”
Peruzzo說，其他潛在的進步包括改善“無法破解”的通信係統的數據傳輸能力，以及增強環境監測和衛生保健中的傳感應用。
團隊取得的成果
該團隊在一係列實驗中重新編程了一個光子處理器，通過施加不同的電壓，實現了相當於2500個設備的性能。該項研究結果和分析 發表 在《 自然通訊》雜誌 上。
這項創新可能會為量子光子處理器帶來一個更加緊湊和可擴展的平台。
研究工作的主要參與者、墨爾本理工大學華人博士研究生楊洋表示，該設備是“完全可控的”，能夠在降低 功耗 的情況下快速編程，並取代了製作許多定製設備的需要。我們在一台設備上實驗證明了不同的物理動力學。”
這就像有了一個開關，可以控製粒子的行為，這對於理解量子世界和創造新的量子技術都很有用。”
除此之外，意大利特倫托大學的米爾科. 洛比諾（Mirko Lobino） 教授使用一種叫做 铌酸鋰 的晶體製造了這種創新的光子器件，美國印第安納大學普渡大學的 Yogesh Joglekar 教授帶來了他在凝聚態物理學方麵的專業知識。
铌酸鋰具有獨特的光學和電光特性，是光學和光子學領域各種應用的理想選擇。
洛比諾的小組參與了設備的製造，這是特別具有挑戰性的，因為人們必須將波導頂部的大量電極微型化，以實現這種水平的可重構性。
Joglekar教授表示：“可編程光子處理器提供了一種新的途徑來探索這些設備中的一係列現象，這將有可能解鎖技術和科學的令人難以置信的進步。”
重大的飛躍
與此同時，佩魯佐的團隊還開發出了世界首個將機器學習與建模相結合的混合係統，為光子處理器編程，並幫助控製量子設備。
佩魯佐教授說，量子計算機的控製對於確保數據處理的準確性和效率至關重要。
設備輸出精度的最大挑戰之一是噪聲，它描述了量子環境中的幹擾，影響量子比特的表現，他說。（量子比特是量子計算的基本單位）
很多行業都在發展全麵的量子計算，但他們仍然在與噪音帶來的錯誤和效率低下做鬥爭。
控製量子比特的嚐試通常依賴於對噪聲是什麽以及噪聲產生的原因的假設。
研究人員沒有做假設，而是開發了一個協議，使用機器學習來研究噪音，同時也使用建模來預測係統對噪音的反應。
隨著量子光子處理器的使用，這種混合方法可以幫助量子計算機更精確、更高效地運行，影響我們未來控製量子設備的方式。這種新混合方法有潛力成為量子計算中的主流控製方法。
新開發的方法的結果顯示，與傳統的建模和控製方法相比，有了顯著的改進，可以應用於光子處理器之外的其他量子設備。
這種方法幫助我們發現和理解我們的設備的某些方麵，這些方麵超出了這項技術的物理模型。這將幫助我們在未來設計出更好的設備。
展望未來
佩魯佐說 創業公司 量子計算可以圍繞他的團隊的光子器件設計和量子控製方法來創造，他們將繼續從應用和“完全潛力”的角度來研究這種方法。
量子光子學是最有前途的量子產業之一，因為光子學產業和製造基礎設施非常完善。量子機器學習算法在某些任務中比其他方法具有潛在優勢，尤其是在處理大型數據集時。
想象一下這樣一個世界：計算機的工作速度比現在快數百萬倍，我們可以安全地發送信息而不用擔心信息被攔截，我們可以在幾秒鍾內解決目前需要幾年時間才能解決的問題。
這不僅僅是幻想，而是由量子技術驅動的潛在未來，以上的這些研究正在為此鋪平道路。
