2026年1月20日，北京玻色量子科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“玻色量子”）聯(lián)合北京師范大學(xué)、天津大學(xué)在光學(xué)領(lǐng)域殿堂級(jí)期刊《Light：Science and Applications》（LSA）上發(fā)表了一篇以《A versatile coherent Ising computing platform》為題的學(xué)術(shù)論文。玻色量子CTO魏海博士、Chengjun Ai、Putuo Guo、 Bingjie Jia、Lixin Yuan為論文共同第一作者，玻色量子創(chuàng)始人&COO馬寅為論文聯(lián)合作者，玻色量子創(chuàng)始人&CEO文凱博士、魏海博士、北京師范大學(xué)王川教授為論文的共同通訊作者。
該研究通過(guò)飛秒激光泵浦技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)“空間光路+光纖光路”的異構(gòu)光路體系架構(gòu)的優(yōu)化策略整合，大幅提高相干光量子計(jì)算機(jī)的量子優(yōu)越性，使得相干光量子計(jì)算機(jī)在量子計(jì)算性能、系統(tǒng)穩(wěn)定性和實(shí)際應(yīng)用三個(gè)維度實(shí)現(xiàn)了標(biāo)志性突破。
《Light：Science and Applications》（LSA）是光學(xué)領(lǐng)域的頂尖權(quán)威期刊，涵蓋光學(xué)和光子學(xué)前沿新興課題的新研究成果，致力于推動(dòng)光學(xué)和光子學(xué)領(lǐng)域各個(gè)方面的前沿研究，是發(fā)表光學(xué)領(lǐng)域頂尖研究成果的首選期刊，也是衡量光學(xué)研究成果“含金量”的核心標(biāo)尺。
此次玻色量子聯(lián)合合作伙伴在光學(xué)頂刊上成功發(fā)表該研究成果，是國(guó)際頂級(jí)光學(xué)研究界對(duì)相干光量子計(jì)算技術(shù)原理和創(chuàng)新性的高度認(rèn)可，更是中國(guó)在專用光量子計(jì)算技術(shù)路線上獲得頂級(jí)學(xué)術(shù)的權(quán)威認(rèn)證。這項(xiàng)工作標(biāo)志著“相干光量子計(jì)算”這一技術(shù)路線，從理論原理、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證到應(yīng)用探索的全鏈條可行性與先進(jìn)性，皆獲得了國(guó)際主流光學(xué)界的高規(guī)格標(biāo)志性認(rèn)證。
論文發(fā)表《LSA》期刊
以下為本篇論文的主要內(nèi)容：
相干光量子計(jì)算機(jī)（Coherent Ising Machines, CIM）是一種基于量子光學(xué)技術(shù)的專用量子計(jì)算機(jī)，旨在高效處理組合優(yōu)化等難題，由于這類問(wèn)題在經(jīng)典計(jì)算機(jī)上通常難以求得最優(yōu)解，因此該技術(shù)路線為探索最優(yōu)解提供了全新可能。這項(xiàng)研究聚焦于相干光量子計(jì)算機(jī)在求解NP-Complete問(wèn)題方面的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展與實(shí)際應(yīng)用潛力，該研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)多方面優(yōu)化策略顯著提升了相干光量子計(jì)算機(jī)的計(jì)算精度與運(yùn)行穩(wěn)定性。
a圖：相干光量子計(jì)算服務(wù)作業(yè)流程示意圖。完整流程包括用戶向云服務(wù)器提交計(jì)算任務(wù)（如分子對(duì)接、金融分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和材料設(shè)計(jì)），云服務(wù)器將這些任務(wù)轉(zhuǎn)換為伊辛模型矩陣，并通過(guò)Kaiwu SDK傳輸至相干光量子計(jì)算機(jī)。FPGA連接本地計(jì)算機(jī)，利用獲取的伊辛模型矩陣進(jìn)行計(jì)算。
b圖：相干光量子計(jì)算機(jī)整體架構(gòu)示意圖。設(shè)備器件描述：PPLN周期性極化鈮酸鋰、IM強(qiáng)度調(diào)制器、EDFA 摻鉺光纖放大器、SHG二次諧波發(fā)生器、PZT壓電換能器、AOM聲光調(diào)制器、BHD平衡外差檢測(cè)器。
c圖：100 OPO脈沖各分量隨時(shí)間變化的過(guò)程（求解莫比烏斯梯形圖）
表1：基于CIM（464 μs）、CIM 10（480 μs）及SA（~120ms）計(jì)算不同頂點(diǎn)大小的莫比烏斯梯形圖的成功率
隨機(jī)圖基準(zhǔn)分析
a圖：包含100個(gè)頂點(diǎn)的隨機(jī)圖，具有不同的邊密度（= 1.7%、19.6%、39.8%、60.5%、78.5%、98.9%）。
b圖：對(duì)應(yīng)a圖的基態(tài)解及所得最大割值。
c圖：不同邊密度隨機(jī)圖的結(jié)果。作為邊密度函數(shù)，求解到的最大割數(shù)至少為基態(tài)最大割x%的解的概率。所求解的圖是具有100個(gè)頂點(diǎn)和不同密度的隨機(jī)圖。誤差線表示多個(gè)100次運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)差。
研究的關(guān)鍵突破在于采用飛秒激光泵浦技術(shù)構(gòu)建相干光量子計(jì)算系統(tǒng)，并在光學(xué)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性上進(jìn)行了協(xié)同優(yōu)化。這種飛秒脈沖具有極高峰值功率，不僅增強(qiáng)了非線性光學(xué)效應(yīng)和量子行為表現(xiàn)，還降低了光纖系統(tǒng)中所需的平均泵浦功率，從而提升能效與系統(tǒng)可靠性。實(shí)驗(yàn)以包含100個(gè)頂點(diǎn)的莫比烏斯圖（Möbius Ladder graph）為測(cè)試基準(zhǔn)，成功實(shí)現(xiàn)了55%的平均最優(yōu)解成功率，相比之前最好水平提升了2倍以上。同時(shí)該系統(tǒng)在連續(xù)8小時(shí)運(yùn)行中保持了高成功率，充分驗(yàn)證了相干光量子計(jì)算機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間、高穩(wěn)定性工業(yè)級(jí)應(yīng)用場(chǎng)景中的可行性。
在各行業(yè)真實(shí)場(chǎng)景中，二次無(wú)約束二值優(yōu)化（QUBO）問(wèn)題被廣泛應(yīng)用于調(diào)度、路徑選擇、機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，QUBO問(wèn)題可有效轉(zhuǎn)化為伊辛模型，進(jìn)而可以通過(guò)相干光量子計(jì)算機(jī)高效求解。因此，研究進(jìn)一步拓展至分子對(duì)接（藥物發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵步驟）和信用評(píng)分（金融風(fēng)控核心任務(wù)）等真實(shí)場(chǎng)景的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，展示了相干光量子計(jì)算機(jī)跨領(lǐng)域適用性。這項(xiàng)工作不僅從實(shí)驗(yàn)層面證實(shí)了相干光量子計(jì)算機(jī)解決復(fù)雜優(yōu)化問(wèn)題的優(yōu)勢(shì)，更為其邁向大規(guī)模商業(yè)化和工程化應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
基于相干光量子計(jì)算機(jī)的分子對(duì)接示意圖
a圖：將分子對(duì)接采樣過(guò)程編碼為 QUBO 模型。
b圖：相干光量子計(jì)算機(jī)單解的Ising能量演化圖。
c圖：采樣對(duì)接構(gòu)象（黃色）與晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)象（粉色）的1N2J、1LRH和1JD0對(duì)比。這三種分子的均方根偏差（mRMSD）值分別為0.8Å、1.4Å和0.6Å，均低于2Å，表明相干光量子計(jì)算機(jī)在分子對(duì)接計(jì)算中的有效性。
實(shí)驗(yàn)表明，基于相干光量子計(jì)算機(jī)能夠高效解決分子對(duì)接問(wèn)題，且該量子對(duì)接方法可在亞毫秒級(jí)方案中實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀的采樣構(gòu)象，能夠適應(yīng)多種分子靶點(diǎn)結(jié)合場(chǎng)景。通過(guò)整合先進(jìn)計(jì)算算法與優(yōu)化工作流程，從而在保證高準(zhǔn)確性的前提下提高了計(jì)算效率，在難以實(shí)現(xiàn)的分子系統(tǒng)規(guī)模下進(jìn)行快速篩選與分析、預(yù)測(cè)提供高效工具。
基于相干光量子計(jì)算機(jī)的信用評(píng)分系統(tǒng)
a圖：正常還款與逾期還款的評(píng)分分布對(duì)比。兩條分布曲線的非重疊區(qū)域直觀展示了特征選擇過(guò)程的有效性。
b圖：KS統(tǒng)計(jì)量（Kolmogorov-Smirnov）的定義，該指標(biāo)用于衡量不同標(biāo)簽累積分布間的最大差異。
c圖：隨著α參數(shù)的增加，量子特征選擇CIM+ XGBoost模型的KS統(tǒng)計(jì)量持續(xù)上升。當(dāng)α值超過(guò)0.99時(shí)，該量子特征選擇模型的性能已超越未進(jìn)行特征選擇的XGBoost模型。
在信用評(píng)分領(lǐng)域，研究團(tuán)隊(duì)提出一種量子特征選擇方法，該方法與經(jīng)典方法（如嵌入式等技術(shù)）存在根本性差異。通過(guò)將特征選擇問(wèn)題轉(zhuǎn)化為QUBO問(wèn)題，自然地捕捉特征間的復(fù)雜相互作用及依賴關(guān)系，進(jìn)而通過(guò)相干光量子計(jì)算機(jī)評(píng)估高階特征相關(guān)性，顯著加速最具信息量且非冗余特征子集的識(shí)別。
此次論文登頂光學(xué)領(lǐng)域頂刊《LSA》，是對(duì)相干光量子計(jì)算技術(shù)路線的標(biāo)志性權(quán)威認(rèn)證，更是中國(guó)在專用量子算力領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)技術(shù)性突破的強(qiáng)有力宣言。它標(biāo)志著一條從底層原理創(chuàng)新到工程穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)、再到跨領(lǐng)域應(yīng)用驗(yàn)證的完整技術(shù)閉環(huán)已然形成，凝聚著中國(guó)自主技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室跨越到產(chǎn)業(yè)前沿的堅(jiān)實(shí)力量。
基于相干光量子計(jì)算路線這一堅(jiān)實(shí)基座，玻色量子通過(guò)自主研發(fā)已成功發(fā)布1000計(jì)算量子比特的相干光量子計(jì)算機(jī)，僅3年便實(shí)現(xiàn)計(jì)算量子比特規(guī)模從100至1000的攀升！一場(chǎng)基于中國(guó)智慧、旨在解決組合優(yōu)化等復(fù)雜計(jì)算難題的全球性澎湃算力浪潮，正蓄勢(shì)奔涌。
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