12个超导量子比特的真纠缠首次制备并验证( 二 )_近日

双光子纠缠是可扩展光量子信息处理的核心资源，其性能的主要衡量指标有纠缠保真度、产生和提取效率以及光子全同性。中国科大潘建伟教授及其同事陆朝阳、霍永恒等与国家纳米中心戴庆研究员合作，利用自组装半导体铟镓砷量子点实现了目前综合性能最优的确定性纠缠光源[Phys. Rev. Lett. 122 113602 (2019)
。研究人员通过设计宽带“靶眼”谐振腔，利用双光子脉冲共振激发，首次实现了保真度90%、产生效率59% ，提取效率62% ，光子不可分辨性90%的纠缠光源。该实验中发展的高品质纠缠光源技术，未来将可进一步应用于高效率多光子纠缠实验和远距离量子通信等方面。该工作被美国物理学会旗下在线新闻网站“物理”（Physics）以“量子点器件结合了产生纠缠光源的所有必要的属性”为题进行了精选报道（Featured in Physics）。

图1同时结合高纠缠保真度、高纯度和高全同度的确定性纠缠光源

在超导量子计算方面，虽然2018年初Google和IBM分别发布了72和50量子比特的量子芯片，但是至今仍未能完整展示量子比特性能和相应的实验结果，主要是因为规模扩展后量子比特间的串扰（cross talk）给实验带来了巨大挑战，成为当前的主要技术难点。此外，虽有此前报道了基于IBM超导量子云平台的16比特纠缠，但其并不是真正的多体纠缠（genuine multipartite entanglement），经过测试，其至多只能保持4体的真正纠缠。因此，能否制备更大规模纠缠态成为衡量超导量子计算系统综合性能的重要指标。潘建伟教授及其同事朱晓波、陆朝阳、彭承志等通过设计和加工了高品质的12比特一维链超导比特芯片，并且采用并行逻辑门操作方式避免比特间的串扰，以及热循环操作去除不需要的二能级系统对于比特性能的影响，首次制备并验证了12个超导比特的真纠缠，保真度达到70%[Phys. Rev. Lett. 122 110501 (2019)