近日，《自然》雜志發(fā)布一項重要研究成果，我國科研團隊成功實現(xiàn)全球首例基于集成光量子 芯片的“連續(xù)變量”量子糾纏簇態(tài)。相關(guān)專家表示，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(guān)鍵技術(shù)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(lǐng)域的應用奠定重要基礎(chǔ)。

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。量子糾纏簇態(tài)作為一種典型的多比特量子糾纏態(tài)，是量子信息科學的核心資源，然而其確定性、大規(guī)模制備面臨巨大實驗困難，尤其連續(xù)變量簇態(tài)的光量子芯片的制備和驗證技術(shù)在國際上仍屬空白。

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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。

經(jīng)多年攻關(guān)，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(lǐng)的研究團隊，成功攻克關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，創(chuàng)新性發(fā)展了連續(xù)變量光量子芯片調(diào)控、多色相干泵浦與探測技術(shù)，實現(xiàn)了確定性、可重構(gòu)的糾纏簇態(tài)制備，并對簇態(tài)糾纏結(jié)構(gòu)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(xù)變量編碼方式在光量子芯片上實現(xiàn)。為制備出具有超高保真度的量子比特，以往通常采用基于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(shù)增加呈指數(shù)下降。為此，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，首次實現(xiàn)了量子糾纏簇態(tài)在芯片上的“確定性”產(chǎn)生。

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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。

“這是我國科學家在集成光量子芯片技術(shù)領(lǐng)域取得的新突破。”龔旗煌表示，這一原創(chuàng)成果為大規(guī)模量子糾纏態(tài)的制備與操控提供了全新的技術(shù)路徑，對推動量子計算、量子網(wǎng)絡和量子模擬等領(lǐng)域的實用化發(fā)展具有重要意義。

《自然》雜志審稿人評價稱：“這項工作首次在光量子芯片上實現(xiàn)多比特的連續(xù)變量量子糾纏，是可擴展光量子信息處理的重要里程碑�！�

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