填補空白！我國科學家在“連續(xù)變量”集成光量子芯片領域實現(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、傳輸和存儲光量子信息的先進平臺。如何在光量子芯片上實現(xiàn)大規(guī)模量子糾纏是國際量子研究難題。

　　近日，山西大學蘇曉龍教授課題組，聯(lián)合北京大學王劍威教授與龔旗煌教授課題組，成功實現(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、調控和實驗驗證。

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

　　然而，傳統(tǒng)的量子光子芯片在制備大規(guī)模糾纏簇態(tài)時面臨著巨大挑戰(zhàn)，隨著比特數(shù)的增加，量子糾纏的制備成功率呈指數(shù)下降，嚴重限制了其應用的擴展。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)生的特點能夠實現(xiàn)大規(guī)模量子糾纏的制備和操控，是量子信息領域的重要發(fā)展方向。

　　研究團隊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，該團隊還研制出一款集成約2500個元器件的超大規(guī)模光量子芯片，并實現(xiàn)了基于圖論的光量子計算和信息處理功能，為量子計算機研制提供一種可擴展、可編程、高穩(wěn)定的量子芯片內核。

　　這是我國科學家在集成光量子芯片技術領域取得的新突破，這一成果填補了采用連續(xù)變量編碼方式的光量子芯片關鍵技術空白，也為光量子芯片的大規(guī)模擴展及其在量子計算、量子網(wǎng)絡等領域的應用奠定重要基礎。相關研究成果于20日在《自然》雜志發(fā)布。