2月18日，北京大學王劍威教授（前排坐者）與團隊成員在北大實驗室展示硅基光量子芯片晶圓（受訪者供圖）。新華社發

新華社北京2月20日電（記者魏夢佳）中國科研團隊成功實現全球首例基于集成光量子芯片的“連續變量”量子糾纏簇態，相關研究成果于20日在《自然》雜志發布。專家指出，這一突破性成果填補了采用連續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模擴展及其在量子計算、量子網絡等領域的應用奠定了重要基礎。

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大規模量子糾纏是國際量子研究難題。

《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多比特的連續變量量子糾纏，是可擴展光量子信息處理的重要里程碑。”

“量子糾纏簇態作為一種多比特量子糾纏態，是量子信息科學的核心資源，也一直是國際科學界競相攻克的重點方向。但長期以來，其確定性、大規模制備面臨著巨大實驗困難，尤其連續變量簇態的光量子芯片的制備和驗證技術在國際上仍是空白。”論文通訊作者、北京大學物理學院教授王劍威說。

2月18日，北京大學博士研究生、論文第一作者賈新宇展示集成光量子芯片（受訪者供圖）。新華社發

由北京大學和山西大學專家組成的研究團隊，經多年科研攻關，成功攻克關鍵技術瓶頸，創新性發展了連續變量光量子芯片調控、多色相干泵浦與探測技術，實現了確定性、可重構的糾纏簇態制備，并對簇態糾纏結構進行嚴格的實驗驗證。

王劍威介紹，量子比特可分別通過離散變量編碼、連續變量編碼方式在光量子芯片上實現。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增加呈指數下降。

為此，團隊采用基于光場的連續變量編碼方式，破解了制備量子比特和量子糾纏的“概率”難題，首次實現了量子糾纏簇態在芯片上的“確定性”產生。

此前，該團隊還研制出一款集成約2500個元器件的超大規模光量子芯片，并實現了基于圖論的光量子計算和信息處理功能，為量子計算機研制提供一種可擴展、可編程、高穩定的量子芯片內核。

近年來，中國的量子計算與量子通信正加快走向實用化，相關成果與應用不斷涌現。

“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。”中國科學院院士龔旗煌表示，這一原創成果為大規模量子糾纏態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展具有重要意義。

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