台湾国立清华大学研发出仅有1颗光子的全球最小量子计算机

10月18日消息，据台湾媒体报道，中国台湾国立清华大学物理系、前瞻量子科技研究中心教授褚志崧领导的团队，宣布研发出一台仅使用1颗光子的“光量子计算机”，是全球最小的量子计算机。这一研究成果已发布在9月的《应用物理审查》期刊（Physical Review Applied）上。

国立清华大学校长高为元表示，他去年才参观过美国最先进的量子计算机实验室，印象最深刻的是庞大的冷却系统，将温度控制在零下273度，设备也占据了一个大房间。国立清华大学最新发布的光量子计算机可在室温下操作，且设备只有一个盒子大，非常不容易。“真希望未来我们每个人桌上都有一台光量子计算机！”

褚志崧指出，对一台计算机而言，最基本的单元是电晶体，传统计算机会有上亿个电晶体，团队研发的量子计算机只使用一个电晶体，才会称这是全世界最小的量子计算机。

褚志崧解释，一般计算机通过电在电路板上传输来进行计算，光量子计算机则是用光传输信息，并通过量子力学进行计算。不同于传统计算机的比特（bit）只能代表0或1，量子计算机的量子比特（qubit）可以同时处于0和1，这种特性称为“量子叠加”，使量子计算机在处理质因数分解、大数据搜索等复杂计算时，速度可比传统计算机快数亿倍。

褚志崧（右一）

“国外发展的光量子计算机最多可达到数百颗光子。但光子是机率性出现，很难控制让多颗光子同时出现。”褚志崧因此改变思路，“何不专注把所有信息都压缩在1颗光子上？”

为了让1颗光子携带更多的信息，国立清华大学研究团队成功研发出可在1颗光子的32维空间里储存信息的技术，宛如“多重宇宙”，打破了世界纪录。据悉，该团队将持续研究在1颗光子上搭载更多的信息。

褚志崧强调，光子可在室温下保持稳定的量子态，不需要极低温环境，耗能少，成本也较低。此外，光子可以长距离传输，不易受干扰，对将量子计算机投入商业化应用具有独特优

国立清华大学理学院长牟中瑜说，褚志崧的研究成果有别于目前国际间所追求的量子计算机主流架构，并且可以在室温下进行，这是很大的突破，特别是该技术可与目前的硅光子技术结合、与古典计算机整合在一起，有很大的潜力让台湾延续半导体技术优势，是台湾主导量子计算机发展的契机。