我國量子科技研究迎來突破性進展。《自然》雜志20日發(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(chuàng)新性發(fā)展了連續(xù)變量光量子芯片調控、多色相干泵浦與探測技術，實現(xiàn)了確定性、可重構的糾纏簇態(tài)制備，并對簇態(tài)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(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?！饼徠旎捅硎?，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(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。”