我國科學家在“連續變量”集成光量子芯片領域實現新突破

我國量子科技研究迎來突破性進展。《自然》雜誌20日發佈一項重要研究成果，我國科研團隊成功實現全球首例基於集成光量子芯片的“連續變量”量子糾纏簇態。相關專家表示，這一成果填補了採用連續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模擴展及其在量子計算、量子網絡等領域的應用奠定重要基礎。

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台。如何在光量子芯片上實現大規模量子糾纏是國際量子研究難題。量子糾纏簇態作為一種典型的多比特量子糾纏態，是量子信息科學的核心資源，然而其確定性、大規模製備面臨巨大實驗困難，尤其連續變量簇態的光量子芯片的製備和驗證技術在國際上仍屬空白。

圖為王劍威教授（中）與團隊成員在北大實驗室測試集成光量子芯片。（受訪者供圖）

經多年攻關，北京大學教授王劍威、龔旗煌和山西大學教授蘇曉龍等帶領的研究團隊，成功攻克關鍵技術瓶頸，創新性發展了連續變量光量子芯片調控、多色相干泵浦與探測技術，實現了確定性、可重構的糾纏簇態製備，並對簇態糾纏結構進行實驗驗證。

王劍威介紹，量子比特可分別通過離散變量編碼、連續變量編碼方式在光量子芯片上實現。為製備出具有超高保真度的量子比特，以往通常採用基於單光子的離散變量編碼方式，但該方法的成功率隨量子比特數增加呈指數下降。為此，團隊採用基於光場的連續變量編碼方式，破解了製備量子比特和量子糾纏的“概率”難題，首次實現了量子糾纏簇態在芯片上的“確定性”產生。

圖為北大博士研究生、論文第一作者賈新宇展示集成光量子芯片。（受訪者供圖）

“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。”龔旗煌表示，這一原創成果為大規模量子糾纏態的製備與操控提供了全新的技術路徑，對推動量子計算、量子網絡和量子模擬等領域的實用化發展具有重要意義。

《自然》雜誌審稿人評價稱：“這項工作首次在光量子芯片上實現多比特的連續變量量子糾纏，是可擴展光量子信息處理的重要里程碑。”

（記者魏夢佳）