近日，山西大学光电研究所、光量子技术与器件全国重点实验室苏晓龙教授课题组，联合北京大学物理学院现代光学研究所王剑威教授、龚旗煌教授课题组，在国际光学领域重要学术期刊Nature Photonics发表题为“Monolithic integration of continuous-variable cluster-state generation, manipulation and measurement”的研究论文。研究团队在一个光量子芯片上实现了连续变量簇态的片上产生、操控与测量，建立了可控、可扩展的集成连续变量光量子技术平台，为光量子计算、量子网络和量子精密测量等方向的发展提供了新的技术路径。
该芯片采用氮化硅平台，通过片上集成的压缩光源产生单模压缩态和双模纠缠态，并借助可重构马赫-曾德尔干涉结构和片上相位调制结构完成量子态的操控，再结合片上局域振荡光和外接光电探测阵列实现平衡零拍测量，从而在单芯片上贯通了“产生—操控—测量”的完整链路[图1]。基于该量子芯片，研究团队实现了高稳定度和高保真的片上量子操作，并实现了四模连续变量簇态的制备。研究团队测得四模连续变量簇态的量子关联方差约为-3dB，且通过 van Loock–Furusawa 纠缠判据验证了量子纠缠；同时，通过高斯态层析重构得到协方差矩阵，并基于部分转置正定性判据验证了该四模簇态的真纠缠[图2]。研究结果表明，该平台不仅能够在芯片上确定性地产生连续变量多模纠缠，而且具备高质量、可验证、可操控的系统级能力。
