日本投入2000亿日圆开发光量子计算机 预计2030年完成
https://bit.ly/3etBUu4
日本产官学联盟开发出使用光子型量子计算机(或称量子电脑)的核心技术，NTT和东京大
学等12月22日发布消息表示，计划到2030年制造出高性能实体量子电脑。
这项研究经费总额为2000亿日元(17.5亿美元)，获得日本科学技术振兴机构 (JST)
Moonshot 研发项目的支持，其中Moonshot Goal 6：实现容错通用量子计算机，到 2050
年将彻底改变经济、工业和安全。该项目主任：Katsuhiro Kitagawa教授，大阪大学工学
研究院，该研发项目“大规模容错通用光量子计算机的开发”，项目经理：Akira
Furusawa，东京大学工学研究院教授。该技术将从2022年开始着手制作实机，希望2030年
完成。
这是一种“光量子计算机”应用是基于量子力学物理学理论的光子的性质。NTT、东京大
学和理化学研究所开发出装置，能以优良的品质制造出被称为“压缩光(Squeezed light)
”（对计算起到关键作用）的特殊光。将这种光传输到光纤中，可以导出想要解决问题的
答案。
要实现光量子计算机，最重要的零组件之一是产生压缩光的量子光源，这是光量子计算机
中量子性质的起源。特别是，非常需要光纤耦合的量子光源。压缩光是一种非经典光，具
有偶数个光子和压缩量子噪声，用于产生量子纠缠。此外，压缩光在量子纠错中起着极其
重要的作用，因为利用光子数的奇偶校验使量子纠错成为可能。为了实现大规模通用容错
光量子计算机，需要一种光纤耦合的压缩光源，该光源具有高度压缩的量子噪声和即使在
高光子数组件中也能保持光子数奇偶性的光纤耦合压缩光源。例如，需要超过 65% 的压
缩水平才能生成可用于大规模量子计算的时域多重量子纠缠（二维簇态）（time-domain
multiple quantum entanglement (two-dimensional clustered states)）然而，由于难
以产生高质量的压缩光，此类设备从未被开发出来。
在这项研究开发：
一种新的光纤耦合量子光源(optical fiber-coupled quantum light source)，可在光通
讯波长下工作。
通过将其与光纤组件相结合，首次成功地产生了连续波压缩光，压缩量子噪声超过 75%，
边带频率超过 6 THz，即使在光纤封闭系统中也是如此。
这意味着光量子计算机中的关键器件已经能以兼容光纤的形式实现，同时保持了光的频宽
特性。这将有助于在使用光纤和光通信设备的稳定和免维护系统中开发光量子计算机。这
将极大地推动机架式大型光量子计算机的发展。
在这个实验中，使用了一种新方法，其中第一个模组产生压缩光，第二个模组将光量子讯
息转换为经典光讯息。作为光源开发的光参量放大器用于相反方向，以实现保持光子数奇
偶性的光放大。与传统的平衡零差检测技术不同，这种测量方法可以将量子信号放大并转
换为经典光信号，而无需将其转变为电子。由于这一点，它可以实现非常快速的测量。该
技术未来可用于实现全光量子计算机，将为实现以太赫兹计时之频率运行，且速度极快的
全光量子计算机做出巨大贡献。
这项研究的结果将于2021年12月22日（美国时间）发表在美国科学期刊Applied Physics
Letters。