自動機是計算機科學中最為重要的一種基礎計算模型，在計算機科學與信息學中有著極為廣泛的應用。與量子計算機是由經典計算機模型引入量子力學原理設計而來類似，量子自動機是一種在經典自動機的基礎上引入量子效應設計的計算模型。有理論研究指出，在解決一些特定問題上，量子自動機相比于經典自動機具有顯著的優勢。但是到目前為止，對量子自動機的研究還缺少實驗上的驗證。
近日，我校物理學院周曉祺教授研究組在量子自動機的實驗研究上取得了重要進展。他們在實驗上實現了基于線性光學系統的量子有限狀態自動機的研究。該量子自動機使用3個空間狀態，即可解決判定輸入整數是否為某一質數P的整數倍的問題，而使用經典的自動機解決同樣問題至少需要P個空間狀態。該工作首次在實驗上實現了量子自動機的運行并驗證了其相比于經典自動機的空間資源高效性，在該領域具有開創性的作用。
經典有限狀態自動機與量子有限狀態自動機
上述工作以“Experimental demonstration of quantum finite automaton”為題于2019年6月發表在npj Quantum Information（影響因子：9.206）雜志上。論文第一作者為我校物理學院16級研究生田宇玲和馮田峰，通訊作者為周曉祺教授和鵬城實驗室鄭盛根副教授。該項研究得到了國家重點研發計劃、廣東省重點研發計劃、廣東省自然科學基金及中山大學光電材料與技術國家重點實驗室的大力支持。
