近日，合肥硅臻芯片技術(shù)有限公司（以下簡稱“硅臻”，國芯科技參股公司）與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)中科院量子信息重點實驗室任希鋒課題組合作，首次成功實現(xiàn)了兩個光量子集成芯片之間的量子受控非門（CNOT門）隱形傳輸，為構(gòu)建基于光量子集成芯片的大規(guī)模量子網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)分布式量子計算等量子信息處理任務(wù)提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。該成果發(fā)表于物理學(xué)知名期刊Physical Review Letters（《物理評論快報》）上，論文題為“Chip-to-Chip Quantum Photonic Controlled-not Gate Teleportation”。

量子網(wǎng)絡(luò)通過多個節(jié)點間的高保真度量子互聯(lián)，高效傳輸和處理量子信息，是實現(xiàn)大規(guī)模量子計算與通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)。其中，遠(yuǎn)程高保真度受控非門操作是構(gòu)建量子網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵步驟。傳統(tǒng)方案依賴四光子源和線性光學(xué)操作，系統(tǒng)復(fù)雜、效率低，難以實現(xiàn)高保真度的芯片間量子門傳輸。

為此，研究團(tuán)隊提出一種基于高維路徑編碼的硅光量子芯片系統(tǒng)，通過路徑糾纏光源、線性光學(xué)操作單元、波導(dǎo)交叉器和偏振-路徑轉(zhuǎn)換器(PBRC)等關(guān)鍵器件，采用單模光纖連接兩芯片，實現(xiàn)CNOT門隱形傳態(tài)以糾纏遠(yuǎn)程量子比特。期間硅臻為該項研究提供芯片耦合、封裝以及調(diào)試等相關(guān)工作。

團(tuán)隊利用量子態(tài)層析、過程層析和貝爾態(tài)驗證技術(shù)，充分評估片間隱形傳輸?shù)谋Ｕ娑群拖到y(tǒng)穩(wěn)定性。結(jié)果顯示，在5米光纖連接下，遠(yuǎn)程CNOT門傳輸?shù)钠骄m纏態(tài)保真度為95.69%±1.19%，過程保真度為94.81%±0.81%；在1公里光纖連接下，門控態(tài)保真度和過程保真度分別為94.07%±1.54%和93.04%±1.09%，貝爾態(tài)干涉可見度達(dá)95.49%。

這一成果首次實現(xiàn)了芯片間高保真度的 CNOT 門量子傳輸，不僅簡化了單個節(jié)點內(nèi)部所需的線性光學(xué)量子操作，而且顯著提升了遠(yuǎn)距離量子比特保真度和操作成功率，具備良好的可擴(kuò)展性，為支持更多量子節(jié)點與更復(fù)雜的分布式量子信息處理任務(wù)奠定堅實基礎(chǔ)。未來，該技術(shù)可用于構(gòu)建城域或廣域量子網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程量子計算、量子密鑰分發(fā)等應(yīng)用，加速量子信息技術(shù)走向?qū)嵱没彤a(chǎn)業(yè)化。

論文鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/d53g-v8q6

關(guān)于硅臻芯片

硅臻芯片是一家專注于集成光量子芯片設(shè)計的高新技術(shù)企業(yè)。核心研發(fā)團(tuán)隊成員擁有超過20年集成光量子技術(shù)積累，致力將量子光源、光量子操作及量子測量等核心光量子部分集成到可擴(kuò)展的光學(xué)芯片上，從而實現(xiàn)基于集成光量子芯片的光量子計算機、量子安全芯片等，真正做到讓量子信息產(chǎn)品變得更小巧、更高效、更可靠、更實惠。