近日，《自然》杂志发布了一项重要研究成果，我国科研团队成功实现了全球首例基于集成光量子芯片的“连续变量”量子纠缠簇态。这一突破填补了采用连续变量编码方式的光量子芯片关键技术空白，为光量子芯片的大规模扩展及其在量子计算、量子网络等领域的应用奠定了重要基础。
集成光量子芯片是一种能够在微纳尺度上编码、处理、传输和存储光量子信息的先进平台。然而，在光量子芯片上实现大规模量子纠缠一直是国际量子研究的难题。量子纠缠簇态作为一种典型的多比特量子纠缠态，是量子信息科学的核心资源，但其确定性和大规模制备面临巨大实验困难，尤其是连续变量簇态的光量子芯片的制备和验证技术在国际上仍属空白。
经过多年的攻关，北京大学教授王剑威、龚旗煌和山西大学教授苏晓龙等带领的研究团队，成功攻克了关键技术瓶颈，创新性地发展了连续变量光量子芯片调控、多色相干泵浦与探测技术，实现了确定性、可重构的纠缠簇态制备，并对簇态纠缠结构进行了实验验证。
王剑威介绍，量子比特可以通过离散变量编码和连续变量编码方式在光量子芯片上实现。以往通常采用基于单光子的离散变量编码方式来制备具有超高保真度的量子比特，但该方法的成功率随量子比特数增加呈指数下降。为此，团队采用了基于光场的连续变量编码方式，破解了制备量子比特和量子纠缠的“概率”难题，首次实现了量子纠缠簇态在芯片上的“确定性”产生。
龚旗煌表示，这一原创成果为大规模量子纠缠态的制备与操控提供了全新的技术路径，对推动量子计算、量子网络和量子模拟等领域的实用化发展具有重要意义。
《自然》杂志的审稿人评价称：“这项工作首次在光量子芯片上实现多比特的连续变量量子纠缠，是可扩展光量子信息处理的重要里程碑。”
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