2024年11月，由日本理化學研究所、東京大學、NTT及Fixstars Amplify共同領導的研究團隊宣布成功開發出全球首款可在室溫下運作、具備泛用計算能力的光量子電腦，並且實現了透過雲端系統供用戶使用的創舉。
光量子電腦技術是什麼？
光量子電腦技術是一種全新的量子計算方式，採用光作為運算的基礎單位，並運用量子纏結和量子疊加等量子力學特性來進行計算。
這種技術相較於傳統的超電導型量子電腦具有幾個優勢：可在室溫下運作、運算速度極高、裝置更為小型化且高效，並與現有的光通信技術高度兼容，方便構建量子電腦網路。這使得光量子電腦在解決複雜計算問題和推動量子科技應用方面展現出極大潛力。
量子計算實現方式與優勢
目前量子計算的實現方式主要分為超電導、中性原子、離子、矽基及光等不同技術。以Google和IBM為代表的公司，先前已在超電導量子電腦領域取得顯著成果。然而，光量子電腦的出現，顯示出其獨特的優勢，包含：
- 高運算頻率：光的計算頻率可達數百太赫茲（THz），遠超過其他方式的計算極限。這意味著更快的運算速度，能夠快速解決複雜計算問題。
- 室溫運作：與需要極低溫操作的超電導技術不同，光量子電腦可在室溫下正常運行，顯著降低系統建置及維護成本。
- 光通信技術的相容性：光量子電腦與現有的光通信技術相容度極高，使其在構建量子網路時更具優勢，未來在量子互聯網的發展上具有領先潛力。
- 小型化與高效率：利用光多重化技術，這款量子電腦能在小設備中實現大規模計算，進一步提高運算效率與系統靈活性。
研究成果與技術解析
這款光量子電腦技術基礎建立在測量誘發型的量子運算方式上，運用光波的振幅來進行量子操作，搭配時間分割多重化技術來實現高效能的多步驟運算。此類型的光量子電腦採用了量子纏結和量子疊加現象，利用光子作為運算的基礎單位。
具體而言，量子資訊透過重複的量子纏結和量子瞬間傳輸來實現計算。此方法早在2013年由古澤教授的團隊實驗驗證，而今更被應用於大規模運算之中。
連續量量子計算與實際應用
不同於以量子比特為基礎的傳統量子電腦，光量子電腦採用連續量的概念，能處理更複雜的數據形式。此技術尤其適用於解決如優化問題、機器學習中的特定應用，甚至未來可應用於非線性轉換，使其成為構建量子人工智慧系統的重要一環。
雲端平台推動未來發展
Fixstars Amplify協助建立的雲端平台，讓研究機構和企業能夠透過互聯網存取此光量子電腦進行運算。這種服務模式不僅推動了量子技術的應用普及，還有助於日本在國際科技競賽中占據有利位置。未來，研究團隊計畫繼續開發以支持更多輸入、更快運算速度及更複雜的非線性運算，並逐步朝向具備誤差修正功能的通用量子電腦邁進。
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