基于光子的量子计算机可能比基于电子的机器具有一些优势，包括在室温下运行并且比普通计算机运行温度低得多。量子计算初创公司 Xanadu 的科学家表示，现在，量子计算机又增加了另一个优势。他们的光子量子计算机可以扩展到甚至超越最快的经典超级计算机的程度，至少在某些任务上是如此。
传统计算机通过切换晶体管将数据符号化为1和0，而量子计算机使用量子位或“量子位”，由于量子物理学的奇异特性，它可以在存在的叠加状态下进行操纵它们可以同时为 1 和 0。
量子机械纠缠在一起的量子位越多，它们可以同时执行的计算就越多。拥有足够量子位的量子计算机理论上可以实现“量子优势”，使其能够解决传统计算机无法解决的问题。例如，拥有 300 个纠缠量子位的量子计算机理论上可以在瞬间完成比可见宇宙中的原子更多的计算。
除了量子计算的明显优势之外，一种量子计算平台相对于另一种量子计算平台的相对优势尚不清楚。谷歌、IBM 和英特尔等科技巨头正在研发的量子计算机通常依赖于基于超导电路或捕获离子的量子位。这些系统通常需要昂贵且复杂的低温技术，使其温度仅比绝对零高几度（有时只是零点几度）。将量子位保持在如此恶劣的温度下所需的昂贵且庞大的系统可能会使这些平台扩展到大量量子位变得令人畏惧。
相比之下，光子量子计算机不仅可以在室温下工作，还可以集成到现有的基于光纤的电信基础设施中，有可能有一天实现强大的量子网络，甚至可能实现量子互联网。
然而，光子量子计算机也面临着自己的问题。例如，虽然中国科学家去年报告说光子量子计算机展示了量子优势，但他们表示世界顶级超级计算机需要6亿年才能解决一个问题。然而，庞大的设置和操作过程中丢失的光子数量表明该设计不可扩展。此外，其电路不可重新配置，因此只能执行单个算法。
现在，总部位于多伦多的 Xanadu 开发了一种光子量子芯片芯片，据说它是可编程，可以执行各种算法，并且具有高度可扩展性。
Zachary Vernon，光子量子计算公司的硬件负责人正在取得越来越多的进展，很明显，光子学不是弱者，而是将会成为未来的主要竞争对手之一。”
新型 4mm x 10mm X8 芯片实际上是一台 8 位量子计算机。科学家表示，氮化硅芯片与传统的半导体工业制造技术兼容，并且可以轻松扩展到数百个量子位。
发射到芯片中的红外激光脉冲与与微观谐振器耦合，产生所谓的“压缩态”，它由多个光子的叠加组成。接下来，光流向一系列分束器和移相器，执行所需的计算。然后光子从芯片流向超导探测器，该探测器计算光子数量以提取量子计算的答案。
Xanadu 已在云端提供该芯片。不了解硬件如何工作的远程用户仍然可以使用 StrawberryFields、Xanadu 的 Python 库来模拟并在光子量子硬件上执行程序以及 PennyLane (用于量子机器学习、量子计算和量子化学）对设备进行编程的 Python 库。
Strawberry Field 和 PennyLane 都是 Github 上提供的开源跨平台工具。 PennyLane 可以证明对所有量子计算机都很有用，而不仅仅是 Xanadu 的量子计算机。
弗农指出：“量子硬件和算法的发展几乎没有触及所有可能性。从事某件事的人越多越好。为了充分发挥量子计算的潜力，应该有尽可能多的人致力于应用程序开发。如果有人使用 A 公司的硬件开发了一个出色的应用程序，那么该应用程序很可能会同样部署在 B 公司的硬件上。因此应用程序在哪里开发和测试不再重要。重要的是，应用程序是先开发出来的。”
研究人员在完全可重新编程的芯片上执行了三种不同的量子算法。一种是高斯玻色子采样，它分析随机数据块并具有许多实际应用，例如确定哪对分子最适合彼此。另一种是分子振动光谱，它计算分子不同状态之间转移的能量，并已用于量子化学。 Vernon 说，最后一个是图相似度，它寻找不同数据集之间的相似特征，并且已经在数据科学中使用。
Xanadu 指出，其系统当前的局限性是他们使用的超导光子探测器需要超冷温度。然而，该公司指出，未来的探测器可能不需要超导温度或低温，否则整个机器将必须安装在标准服务器机架中。
科学家夫妇指出，他们在扩展量子计算机方面面临的最大挑战是减少在计算机电路内运行时丢失的光子数量。他们相信，使用集成分束器和移相器（使用更精确的商用芯片制造工具构建），他们的量子机器可以实现可接受的低损耗。
Xanadu 现在的目标是通过纠错策略使他们的量子计算机在实际应用中更有用，从而使它们对噪声、缺陷和其他问题具有更强的容忍度。
编辑：lyn
