我国科学家在“连续变量”集成光量子芯片领域实现新突破

20日，记者从山西大学获悉，山西大学苏晓龙教授课题组，联合北京大学王剑威教授与龚旗煌教授课题组，成功实现了基于集成光量子芯片的连续变量纠缠簇态的确定性制备、调控和实验验证，为连续变量量子信息技术的应用奠定了坚实基础。相关研究成果发表于国际学术期刊《自然》。

苏晓龙介绍，簇态作为一种特殊的量子纠缠态，能够在多个量子比特之间建立复杂的量子纠缠，是实现高效量子计算和量子网络的重要量子资源。集成光量子芯片作为一种新兴技术，能够在微纳米尺度上编码、处理、传输和存储光量子信息。然而，传统的量子光子芯片在制备大规模纠缠簇态时面临着巨大挑战，随着比特数的增加，量子纠缠的制备成功率呈指数下降，严重限制了其应用的扩展。与离散变量光量子芯片不同，连续变量光量子芯片因其确定性产生的特点能够更高效地实现大规模量子纠缠的制备和操控，是量子信息领域的重要发展方向。

研究团队创新性地研发了超低损耗调控技术、多色相干泵浦与探测等关键技术，通过自发双模光场压缩和非线性布拉格散射两种主要物理过程，在光学参量振荡阈值以下激发真空压缩频率超模，制备了不同纠缠结构的簇态。同时，团队还通过严谨的实验重构了多模纠缠态的协方差矩阵，验证了八个频率模式的纠缠特性。

苏晓龙表示，该研究成功填补了连续变量光量子芯片领域的空白，并开辟了大规模量子纠缠制备和操控的新技术路径，为连续变量量子计算和量子网络的实用化奠定了技术基础。