我国科学家在光量子芯片量子纠缠簇态制备上取得突破

我国量子科技研究取得突破性进展,我国科研团队成功实现全球首例基于集成光量子芯片的“连续变量”量子纠缠簇态,阐述了这一成果的意义、相关技术的难点以及团队攻克难关的过程等内容。

我国量子科技领域迈进新征程,迎来令人振奋的突破性进展。

在20日这一特殊的日子,国际知名的《自然》杂志发布了一项极为重要的研究成果。我国的科研团队在量子科技研究方面取得了举世瞩目的成绩,成功达成全球首例基于集成光量子芯片的“连续变量”量子纠缠簇态。这一成果可谓意义非凡,相关专家都给予高度评价。这一成果直接填补了在采用连续变量编码方式的光量子芯片关键技术方面的空白,就像是为光量子芯片在大规模扩展的道路上铺上了坚实的基石,同时也为光量子芯片在量子计算、量子网络等多个重要领域的应用奠定了不可或缺的重要基础。

那么,什么是集成光量子芯片呢?它可是一种相当先进的平台,能够在微纳尺度上对光量子信息进行编码、处理、传输以及存储等一系列复杂操作。不过,在量子研究的国际舞台上,如何在光量子芯片上实现大规模量子纠缠一直是一个极为棘手的难题。量子纠缠簇态作为多比特量子纠缠态的典型代表,是量子信息科学的核心资源,它就像一座难以攀登的高峰,其确定性、大规模制备面临着巨大的实验困难。特别是连续变量簇态的光量子芯片的制备和验证技术,在国际上一直处于空白状态,仿佛是一片未被开垦的处女地。

但是,我国的科研团队并没有被这些困难吓倒。经过多年坚持不懈的攻关,由北京大学的王剑威教授、龚旗煌教授以及山西大学的苏晓龙教授等带领的研究团队,凭借他们的智慧和毅力,成功攻克了这一关键技术瓶颈。他们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,就像找到了打开宝藏的钥匙。通过这些技术,他们实现了确定性、可重构的纠缠簇态制备,并且还对簇态纠缠结构进行了严谨的实验验证。

王剑威教授介绍说,量子比特在光量子芯片上实现的方式有两种,分别是离散变量编码和连续变量编码。以前为了制备出具有超高保真度的量子比特,大家通常采用基于单光子的离散变量编码方式。可是这种方法存在很大的弊端,随着量子比特数的增加,它的成功率会呈指数下降,就像一个逐渐漏气的气球,越到后面越难以维持。于是,这个团队另辟蹊径,采用基于光场的连续变量编码方式,这一方式成功破解了制备量子比特和量子纠缠的“概率”难题,就像在黑暗中点亮了一盏明灯,首次实现了量子纠缠簇态在芯片上的“确定性”产生。

龚旗煌教授充满自豪地表示:“这是我国科学家在集成光量子芯片技术领域取得的新突破。”这一原创性的成果犹如开辟了一条全新的道路,为大规模量子纠缠态的制备与操控提供了崭新的技术路径,就像在量子科技的大厦中添加了一根坚实的支柱,对推动量子计算、量子网络和量子模拟等领域朝着实用化方向发展具有不可忽视的重要意义。

《自然》杂志的审稿人也对这一成果赞不绝口,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。”这一评价无疑是对我国科研团队努力成果的高度认可,也让我们看到我国在量子科技领域正在走向世界前沿。

我国量子科技研究在集成光量子芯片的“连续变量”量子纠缠簇态方面取得了突破性进展。这一成果填补技术空白,为光量子芯片在多领域应用奠定基础,我国科研团队攻克诸多难题,这一成果受到国际认可,也为量子相关领域实用化发展意义重大。

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