量子光子芯片上量子系统结构模拟的新算法

他们在硅量子光子处理器上测试了这种算法，该处理器使用光子(光子的基本粒子)进行计算。

量子系统的能量结构由量子化能级组成，最低能级称为基态，而较高能级称为激发态。

特别是，这种新算法能够以一种似乎在经典计算机上没有直接模拟的方式找到激发态，提供了一种在微观层面上研究物理和化学的新方法。

系统的基本化学和物理特性可以通过找到称为本征态的特定量化状态集来表征，其包含系统的基态(具有最小能量的状态)和激发态(具有较高能量的静止状态)。

谷歌量子人工智能实验室的作者Jarrod McClean表示：“如果我们希望量子计算机能够为太阳能电池和电池等重要领域做出有意义的贡献，那么扩大激动状态的工具包至关重要。”

预计大型量子计算机将能够模拟复杂的化学系统，这是经典计算机不可能完成的任务，增加了我们对物理和化学的认识。

该研究发表在“ 科学进步 ”杂志上， 由布里斯托大学物理学院的研究人员领导 。

主要作者 Raffaele Santagati博士 说：“在这项工作中，我们提供了一种用量子计算机研究量子系统特性的新工具。”

该目标是通过引入基于“本征态见证”的新概念的量子模拟方法来实现的，该概念是检测给定量子态是否接近系统的本征态的量。

同样来自布里斯托大学的王建伟博士补充道：“我们成功地在硅量子光子芯片中测试了概念验证案例的协议，展示了它在现实短期量子器件中模拟更复杂系统的适用性。”

在布里斯托尔演示后不久，另一种方法已由伯克利UCA的Jeremy Colless博士及其同事用超导量子比特实验证明。

研究人员预计，本文的主要发现将促进对提出的算法的改进和新应用的兴起的研究。

先进的量子计算机将解锁强大的应用程序，预计在未来几十年内可以实现这一目标，届时将有大约200个量子比特的量子计算机可用。

Santagati博士补充说：“进一步开发集成量子光子学，实现更复杂的器件，将使更有用的光子量子模拟器成为可能。”