在一项新的开创性工作中，丹麦技术大学(DTU)的研究人员现已实现了光学量子计算机的完整平台。该平台具有通用性和可扩展性，一切都在室温下进行，而且该技术与标准光纤网络直接兼容。这项成果使得DTU处于发展的最前沿。

长期以来，光学量子计算机一直被超导技术的光芒所掩盖，IBM和谷歌等科技巨头的大型研发项目加速了超导技术的发展。现在，这种情况正在发生改变，原因之一是DTU物理基础研究中心bigQ的研究人员进行了一系列开创性的项目研究。

事实上，DTU的研究人员并不仅仅局限于开发光学量子计算机或仅为量子模拟器开发单个组件。他们正坚定地致力于开发一种基于测量的通用光学量子计算机。

可以运行任意算法

尽管DTU的研究人员正在开发的量子计算机类型在概念上与普通计算机有很大不同，但也有相似之处。有一些基本的逻辑设备(量子比特)携带信息，还有一些门可以对一个或多个量子比特执行操作，从而实现一个运算。这种通用门的演示和通过它实现的一些操作，正是构成光学量子计算取得新进展的原因。

Mikkel Vilsbøll Larsen是这项工作的主要推动者，最近在DTU完成了他的博士学业。他说：“我们展示的一套通用门绝对是至关重要的。这意味着在给定正确输入(即光学量子比特)的情况下，可以在我们的平台上实现任意的算法。该计算机是完全可编程的。”

具有可扩展性才有意义

量子计算机的潜力是巨大的，与标准晶体管计算机相比，量子计算机的处理能力得到了显著提高，这将对丹麦关键且广泛的领域进行颠覆式的创新，比如制药工业、运输部门优化以及碳捕获和储能材料的开发。

这项工作的主要成员之一、高级研究员Jonas S. Neergaard-Nielsen解释说，实现这一潜力的一个关键因素是，量子计算机是在一个可扩展到数千个量子比特的平台上实现的。

他说：“从理论上讲，基于超导的量子计算机和基于光学量子比特的量子计算机没有区别。但这里有一个决定性的实际区别。超导量子计算机受限于特定处理器芯片上制造的量子比特数量。在我们的系统中，我们不断地创造新的粒子，并通过量子力学将它们与我们正在进行计算的粒子纠缠在一起。这意味着我们的平台可以轻松的扩展。”

“此外，我们不需要在大型的低温恒温设备中冷却所有东西。相反，我们可以在室温下的光纤中完成这一切。该系统基于光纤的事实也意味着它可以直接连接到未来的量子互联网，而无需费力的'调解人'。”

该团队的研究人员早在2019年就完成了可扩展的里程碑，当时在《科学》杂志上的一篇文章中，他们解释了是如何为世界上第一台基于测量的光学量子计算机制造基本结构，这一结构是一个具有超过30,000个纠缠光子态的二维簇态。

坚定地向前看

尽管他们可能会暂时满足于现状，但这组研究人员已经有了新的目标。今年早些时候，他们开发了一个完整的理论框架并申请了专利。这个框架可以让他们的技术在长期内也能实现纠错，这是当前量子计算技术面临的最大挑战之一。

BigQ的负责人，监督整个研究项目的Ulrik L. Andersen教授说：“这是我们刚刚发表的一项重要研究成果，我们为此感到自豪。但我们的抱负远不止于此。我们的长期目标是研制出能够解决相关问题的，经过我们所有人不懈努力可发挥出潜力的量子计算机。”

他说道：“我们知道如何将我们当前的技术放在光学芯片上并引入错误校正，我们也有相关的国际合作。这种合作也适用于企业部门，企业渴望与我们一起开发用例。”

换句话说，DTU的研究人员已经准备好迎接下一个挑战，从基础研究到技术创新，他们已迈出了下一步。事实上，资金是他们唯一缺少的东西。（编译:Julien）