全球首例!我國芯片領域有新突破!

時間:2025-02-24

來源:電子技術應用

導語:北京大學物理學院現(xiàn)代光學研究所王劍威和龔旗煌課題組與山西大學蘇曉龍課題組合作,成功實現(xiàn)了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),為光量子芯片大規(guī)模擴展及其在量子計算、量子網絡和量子信息等領域的應用奠定了重要基礎。

  北京大學物理學院現(xiàn)代光學研究所王劍威和龔旗煌課題組與山西大學蘇曉龍課題組合作,成功實現(xiàn)了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),為光量子芯片大規(guī)模擴展及其在量子計算、量子網絡和量子信息等領域的應用奠定了重要基礎。相關科研成果日前以《基于集成光量子頻率梳芯片的連續(xù)變量多體量子糾纏》為題發(fā)表于國際學術期刊《自然》。

  王劍威告訴記者,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?!澳壳?,隨著芯片產業(yè)的高速發(fā)展,國際量子研究界都在努力攻克一個難題——如何在光量子芯片上實現(xiàn)大規(guī)模量子糾纏。主要原因在于,大規(guī)模量子糾纏可為通用量子計算和信息處理提供核心資源態(tài)?!?/p>

  王劍威說,糾纏簇態(tài)作為一種典型的多比特量子糾纏態(tài),在量子信息科學具有核心地位。而實現(xiàn)通用光量子計算芯片的核心也在于此,即片上量子糾纏簇態(tài)。此前,光量子芯片簇態(tài)糾纏研究主要集中在離散變量體系,大規(guī)模制備面臨巨大的實驗困難,尤其是連續(xù)變量簇態(tài)的芯片制備和驗證技術在國際上仍屬空白。”

  王劍威、龔旗煌等研究團隊經過多年攻關,首次在國際上實現(xiàn)了基于集成光量子芯片的“連續(xù)變量”糾纏簇態(tài)的確定性制備、可重構調控與嚴格實驗驗證。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,但這一方式的成功率隨量子比特數(shù)增加呈指數(shù)下降。為此,團隊創(chuàng)新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“此消彼長”的難題,首次實現(xiàn)了量子糾纏簇態(tài)在芯片上的“確定性”產生。

  “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?!?/p>


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