20日，記者從山西大學(xué)獲悉，山西大學(xué)蘇曉龍教授課題組，聯(lián)合北京大學(xué)王劍威教授與龔旗煌教授課題組，成功實現(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、調(diào)控和實驗驗證，為連續(xù)變量量子信息技術(shù)的應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然》。
蘇曉龍介紹，簇態(tài)作為一種特殊的量子糾纏態(tài)，能夠在多個量子比特之間建立復(fù)雜的量子糾纏，是實現(xiàn)高效量子計算和量子網(wǎng)絡(luò)的重要量子資源。集成光量子芯片作為一種新興技術(shù)，能夠在微納米尺度上編碼、處理、傳輸和存儲光量子信息。然而，傳統(tǒng)的量子光子芯片在制備大規(guī)模糾纏簇態(tài)時面臨著巨大挑戰(zhàn)，隨著比特數(shù)的增加，量子糾纏的制備成功率呈指數(shù)下降，嚴重限制了其應(yīng)用的擴展。與離散變量光量子芯片不同，連續(xù)變量光量子芯片因其確定性產(chǎn)生的特點能夠更高效地實現(xiàn)大規(guī)模量子糾纏的制備和操控，是量子信息領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。
研究團隊創(chuàng)新性地研發(fā)了超低損耗調(diào)控技術(shù)、多色相干泵浦與探測等關(guān)鍵技術(shù)，通過自發(fā)雙模光場壓縮和非線性布拉格散射兩種主要物理過程，在光學(xué)參量振蕩閾值以下激發(fā)真空壓縮頻率超模，制備了不同糾纏結(jié)構(gòu)的簇態(tài)。同時，團隊還通過嚴謹?shù)膶嶒炛貥?gòu)了多模糾纏態(tài)的協(xié)方差矩陣，驗證了八個頻率模式的糾纏特性。
蘇曉龍表示，該研究成功填補了連續(xù)變量光量子芯片領(lǐng)域的空白，并開辟了大規(guī)模量子糾纏制備和操控的新技術(shù)路徑，為連續(xù)變量量子計算和量子網(wǎng)絡(luò)的實用化奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
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