中国移动攻克高维量子技术难题!硅光芯片创规模新纪录

快科技
Sep 15

快科技9月15日消息,日前,中国移动研究院宣布,在高维量子技术领域取得新突破。

研究团队成功在硅光量子芯片上制备高维多体纠缠态,创下该领域规模新纪录,同时进一步完善高维量子纠缠态理论,并突破规模化制备瓶颈。

相关研究成果已发表于Nature子刊、国际顶级光学期刊《Light: Science & Applications》。

据了解,量子纠缠态是量子通信、量子计算等技术的重要基础资源。

传统量子信息研究主要围绕二维量子系统展开,也就是常见的“量子比特”,只有0和1两种基本状态。

而高维量子信息单元可以拥有更多状态,例如四维量子信息单元拥有0、1、2、3四种状态,因此能够承载更多信息。

相比传统二维量子纠缠,高维量子纠缠在信息容量、抗噪声能力等方面具有明显优势,同时还能降低部分量子计算线路的复杂度,提高计算效率。

不过,高维量子纠缠长期面临理论体系不够完善、规模化制备难度高等问题。

此次,中国移动研究团队首次提出高维W纠缠态的普适定义,可适用于不同数量和不同维度的量子信息单元,为构建更大规模高维纠缠态提供理论基础。

在此基础上,团队还提出了一套可扩展的高维量子纠缠态制备方案。

该方案利用单光子的高维特性和量子延迟测量理论,通过一个光子承载多个量子信息单元,在保证量子纠缠特性的同时,降低系统规模扩展难度。

为了验证方案,研究团队在一块长16毫米、宽1.5毫米的可编程硅光量子芯片上进行了实验。

实验中,一个光子承载两个量子信息单元,另一个光子承载第三个信息单元,三个信息单元均拥有四种基本状态,组成“三体四维”量子系统。

最终,团队成功制备三体四维GHZ纠缠态和W纠缠态,保真度分别达到93.2%和90.1%,创下高维多体纠缠态规模新纪录。

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