山西大学与北京大学合作在《自然·光子学》发表重要研究成果 http://www.huaue.com　 2026年3月16日　 来源：山西大学 　　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。 　　连续变量簇态是实现单向量子计算和多模量子信息处理的重要资源。与离散变量光量子信息相比，连续变量体系在确定性产生纠缠、多模扩展和片上集成方面具有独特优势。然而，如何在单片集成平台上同时完成量子态的生成、门操作、干涉和高保真测量，一直是该领域面临的关键挑战。该工作围绕这一问题，提出并实现了一种单片集成连续变量光量子线路，将压缩光源、单模与双模量子门、局域振荡光、干涉结构以及平衡零拍探测等核心功能集成于同一芯片之上。 　　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。 　　该成果推动了连续变量光量子芯片从“分立功能验证”走向“单片系统集成”的发展进程。此前，连续变量集成光子学虽然已经实现片上压缩光、纠缠光或部分片上测量，但在同一芯片上同时实现多模簇态的产生、量子门操控和高保真测量仍极具挑战。该工作展示的单片集成方案，为构建大规模、可扩展、可制造的连续变量量子信息处理芯片奠定了基础，也为未来实现面向容错量子计算、片上量子网络节点和量子传感器的实用化系统提供了重要支撑。 　　北京大学物理学院贾新宇博士、博士生游畅和翟翀昊为论文共同第一作者；山西大学苏晓龙教授、北京大学贾新宇博士、王剑威教授为共同通讯作者；主要合作者包括山西大学博士生朱学志、北京大学郑赟博士和龚旗煌教授等。该研究得到了国家自然科学基金、“量子通信与量子计算机”国家科技重大专项、北京市自然科学基金、山西省基础研究计划、山西省“1331工程”重点学科建设基金等基金的支持。 　关于山西大学更多的相关文章请点击查看　 特别说明：由于各方面情况的不断调整与变化，华禹教育网（Www.Huaue.Com）所提供的信息为非商业性的教育和科研之目的，并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性，仅供参考，相关信息敬请以权威部门公布的正式信息为准。