硅光子芯片首次实现芯片间的量子隐形传态和多光子纠缠

然而由于纠缠的量子态的脆弱性，如何连贯地连接分开的芯片仍然是一个挑战。多个集成设备之间纠缠的分布和处理是这些系统的最严格要求之一。以前的实验演示面临的主要挑战是如何在单一集成系统中实现足够高质量的多光子源和多量子位操作器，另外完全基于芯片的多量子位量子任务的实现仍然是一个重大挑战。

这项研究实现了第一个量子光子互连，使用了最先进的硅光子学技术，展示了高保真纠缠分布和两个独立的光子芯片之间的操作。该研究描述了芯片间量子隐形传态和真正的多光子纠缠，它们是量子技术在硅光子电路上的核心功能。在一组微谐振器源中产生了四个高纯度和不可分辨性的单光子，不需要任何光谱滤波。随着损耗的进一步改善，这种量子光子互连将在量子系统和架构中提供更高的灵活性。

在该实验中，英国布里斯托大学的研究人员获得了光粒子之间的通信，这种通信是通过位于分离的硅芯片上的纠缠连接的。他们将携带量子信息的纠缠光子插入空间分离的硅芯片中。然后通过测量第一个芯片上的光子，可以从另一芯片上纠缠的光子的变化中得出第一个芯片的原始状态。因此该信息被间接复制在两个芯片之间。

马库斯·胡贝尔表示，目前这种量子中继器仍是一种概念证明。但是如果可以改进和扩展该技术，则它可能代表未来的量子互联网。 IQOQI研究所的项目组负责人马库斯·胡贝尔和他领导的团队，对英国合作者在实验中进行的方法进行了理论分析。这种方法特别有前景，因为从原理上讲，它可以用已经建立的材料来实现量子隐形态，例如硅芯片和光缆。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41567-019-0727-x