中國率先實現18個量子比特糾纏

科技日報合肥7月2日電（記者 吳長鋒）記者從中國科學技術大學獲悉，該校潘建偉教授及其同事陸朝陽、劉乃樂、汪喜林等通過調控6個光子的偏振、路徑和軌道角動量3個自由度，在國際上首次實現18個光量子比特的糾纏，刷新了所有物理體系中最大糾纏態制備的世界紀錄。該成果以“編輯推薦”的形式日前發表在《物理評論快報》上。

多個量子比特的相干操縱和糾纏態制備是發展可擴展量子信息技術，特別是量子計算的最核心指標。量子計算的速度隨著實驗可操縱的糾纏比特數目的增加而指數級提升。然而，要實現多個量子比特的糾纏，需要進行高精度、高效率的量子態制備和獨立量子比特之間相互作用的精確調控。而量子比特數目的增加，使得操縱帶來的噪聲、串擾和錯誤也隨之增加。這對量子體系的設計、加工和調控要求極高，對量子糾纏和量子計算的發展構成了巨大挑戰。多粒子糾纏的操縱作為量子計算不可逾越的技術制高點，一直是國際角逐的焦點。潘建偉及其同事過去20年一直在國際上引領著多光子糾纏和干涉度量的發展，并在此基礎上開創了光子的多個自由度的調控方法。

潘建偉小組科研人員通過多年的不懈探索和技術攻關，研究組自主研發了高穩定單光子多自由度干涉儀，實現了不同自由度量子態之間的確定性和高效率的相干轉換，完成了對18個量子比特的262144種狀態的同時測量。在此基礎上，研究組成功實現了18個光量子比特超糾纏態的實驗制備和嚴格多體純糾纏的驗證，創造了所有物理體系糾纏態制備的世界紀錄。該成果可進一步應用于大尺度、高效率量子信息技術，表明我國繼續在國際上引領多體糾纏的研究。