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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

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2025-02-20 13:30:40 字號(hào)：A- A A+ 來源：新華社

我國量子科技研究迎來突破性進(jìn)展?！蹲匀弧冯s志20日發(fā)布一項(xiàng)重要研究成果，我國科研團(tuán)隊(duì)成功實(shí)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(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)。

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。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(xué)的核心資源，然而其確定性、大規(guī)模制備面臨巨大實(shí)驗(yàn)困難，尤其連續(xù)變量簇態(tài)的光量子芯片的制備和驗(yàn)證技術(shù)在國際上仍屬空白。

圖為王劍威教授（中）與團(tuán)隊(duì)成員在北大實(shí)驗(yàn)室測試集成光量子芯片。（受訪者供圖）

經(jīng)多年攻關(guān)，北京大學(xué)教授王劍威、龔旗煌和山西大學(xué)教授蘇曉龍等帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，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(shí)現(xiàn)了確定性、可重構(gòu)的糾纏簇態(tài)制備，并對(duì)簇態(tài)糾纏結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(shí)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?cái)?shù)增加呈指數(shù)下降。為此，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，首次實(shí)現(xiàn)了量子糾纏簇態(tài)在芯片上的“確定性”產(chǎn)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(xué)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(duì)推動(dòng)量子計(jì)算、量子網(wǎng)絡(luò)和量子模擬等領(lǐng)域的實(shí)用化發(fā)展具有重要意義。

《自然》雜志審稿人評(píng)價(jià)稱：“這項(xiàng)工作首次在光量子芯片上實(shí)現(xiàn)多比特的連續(xù)變量量子糾纏，是可擴(kuò)展光量子信息處理的重要里程碑?！?

（記者魏夢佳）
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- 責(zé)任編輯: 范維
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