填補(bǔ)空白！我國科學(xué)家在“連續(xù)變量”集成光量子芯片領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)新突破

集成光量子芯片是一種能在微納尺度上編碼、處理、傳輸和存儲(chǔ)光量子信息的先進(jìn)平臺(tái)。如何在光量子芯片上實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量子糾纏是國際量子研究難題。

　　近日，山西大學(xué)蘇曉龍教授課題組，聯(lián)合北京大學(xué)王劍威教授與龔旗煌教授課題組，成功實(shí)現(xiàn)了基于集成光量子芯片的連續(xù)變量糾纏簇態(tài)的確定性制備、調(diào)控和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

　　簇態(tài)是一種特殊的量子糾纏態(tài)，能夠在多個(gè)量子比特之間建立復(fù)雜的量子糾纏，是實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算和量子網(wǎng)絡(luò)的重要量子資源。集成光量子芯片作為一種新興技術(shù)，能夠在微納米尺度上編碼、處理、傳輸和存儲(chǔ)光量子信息。

　　然而，傳統(tǒng)的量子光子芯片在制備大規(guī)模糾纏簇態(tài)時(shí)面臨著巨大挑戰(zhàn)，隨著比特?cái)?shù)的增加，量子糾纏的制備成功率呈指數(shù)下降，嚴(yán)重限制了其應(yīng)用的擴(kuò)展。與離散變量光量子芯片不同，連續(xù)變量光量子芯片因其確定性產(chǎn)生的特點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模量子糾纏的制備和操控，是量子信息領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。

　　研究團(tuán)隊(duì)采用基于光場的連續(xù)變量編碼方式，破解了制備量子比特和量子糾纏的“概率”難題，實(shí)現(xiàn)了量子糾纏簇態(tài)在芯片上的“確定性”產(chǎn)生。

　　此前，該團(tuán)隊(duì)還研制出一款集成約2500個(gè)元器件的超大規(guī)模光量子芯片，并實(shí)現(xiàn)了基于圖論的光量子計(jì)算和信息處理功能，為量子計(jì)算機(jī)研制提供一種可擴(kuò)展、可編程、高穩(wěn)定的量子芯片內(nèi)核。

　　這是我國科學(xué)家在集成光量子芯片技術(shù)領(lǐng)域取得的新突破，這一成果填補(bǔ)了采用連續(xù)變量編碼方式的光量子芯片關(guān)鍵技術(shù)空白，也為光量子芯片的大規(guī)模擴(kuò)展及其在量子計(jì)算、量子網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域的應(yīng)用奠定重要基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果于20日在《自然》雜志發(fā)布。