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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
我國量子科技研究迎來突破性進(jìn)展。《自然》雜志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(cè)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(cè)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(chǎng)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?!饼徠旎捅硎荆@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(mèng)佳)
- 原標(biāo)題: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
- 責(zé)任編輯: 范維 
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