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我國科學家在“連續變量”集成光量子芯片領域實現新突破
2025-02-24 10:46:00
科技日報
作者:

  2月20日,山西大學蘇曉龍教授課題組,聯合北京大學王劍威教授與龔旗煌教授課題組,成(cheng)功實現了(le)基于集(ji)成(cheng)光(guang)量(liang)子芯片的(de)連續變(bian)量(liang)糾(jiu)纏簇態的(de)確定(ding)性(xing)制備、調控和實驗(yan)驗(yan)證,為連續變(bian)量(liang)量(liang)子信息技術的(de)應用(yong)奠(dian)定(ding)了(le)堅實基礎。相(xiang)關研究成(cheng)果發表(biao)于國際學(xue)術期(qi)刊(kan)《自然(ran)》。

  蘇(su)曉龍(long)介紹,簇態作為(wei)(wei)一種(zhong)特(te)殊的(de)(de)量(liang)子(zi)糾纏態,能(neng)夠在多個量(liang)子(zi)比特(te)之間建立復雜的(de)(de)量(liang)子(zi)糾纏,是實現高(gao)效量(liang)子(zi)計算和量(liang)子(zi)網絡的(de)(de)重(zhong)要(yao)量(liang)子(zi)資(zi)源(yuan)。集成(cheng)光(guang)量(liang)子(zi)芯(xin)片(pian)(pian)作為(wei)(wei)一種(zhong)新(xin)興技術,能(neng)夠在微納米尺(chi)度上編碼、處理、傳輸和存儲光(guang)量(liang)子(zi)信息。然而,傳統的(de)(de)量(liang)子(zi)光(guang)子(zi)芯(xin)片(pian)(pian)在制(zhi)備大規(gui)模(mo)糾纏簇態時面(mian)臨著(zhu)巨(ju)大挑戰(zhan),隨著(zhu)比特(te)數的(de)(de)增加(jia),量(liang)子(zi)糾纏的(de)(de)制(zhi)備成(cheng)功率呈(cheng)指數下降,嚴重(zhong)限制(zhi)了其(qi)應(ying)用的(de)(de)擴展。與離散變量(liang)光(guang)量(liang)子(zi)芯(xin)片(pian)(pian)不同,連(lian)續變量(liang)光(guang)量(liang)子(zi)芯(xin)片(pian)(pian)因其(qi)確定性(xing)產生的(de)(de)特(te)點(dian)能(neng)夠更高(gao)效地實現大規(gui)模(mo)量(liang)子(zi)糾纏的(de)(de)制(zhi)備和操控(kong),是量(liang)子(zi)信息領域(yu)的(de)(de)重(zhong)要(yao)發展方(fang)向。

  研究(jiu)團隊創新性(xing)地研發(fa)(fa)(fa)了(le)超低損(sun)耗調控技(ji)術、多色相干(gan)泵浦與探測等關鍵技(ji)術,通過自發(fa)(fa)(fa)雙模光(guang)場壓縮和非(fei)線(xian)性(xing)布(bu)拉格散(san)射兩種(zhong)主要(yao)物(wu)理(li)過程,在(zai)光(guang)學參量振蕩(dang)閾值(zhi)以下激發(fa)(fa)(fa)真空壓縮頻(pin)率超模,制備(bei)了(le)不(bu)同糾(jiu)(jiu)纏結構的簇態。同時,團隊還通過嚴謹的實驗重構了(le)多模糾(jiu)(jiu)纏態的協方差(cha)矩陣,驗證(zheng)了(le)八個頻(pin)率模式的糾(jiu)(jiu)纏特性(xing)。

  蘇曉龍表示,該研究成功填補了連續變量光量子芯片領域的空白,并開辟了大規模量子(zi)糾纏制(zhi)備和操控的(de)新技術路徑,為連續(xu)變量量子(zi)計算和量子(zi)網絡的(de)實用化奠定了技術基礎。

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