中国移动突破高维量子技术难题，硅光芯片实现新规模纪录

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了新突破。

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。