“前沿進展”欄目，借以介紹科研人員在光學領域發表的具有重要學術、應用價值的論文，促使研究成果的傳播。部份論文將推薦參與“中國光學十大進展”評選。
01導讀
山東學院光電科學與工程大學/極端光學技術與儀器全省重點實驗室戴道鋅院士團隊與上海學院龔旗煌教授團隊王劍威研究員課題組等合作研究實現了具有糾纏修補能力的多芯片高維量子網路。
2023年7月14日，相關成果以“with”為題，發表于刊物。上海學院化學大學2019級博士研究生鄭赟、2021級博士研究生翟翀昊、浙江學院光電科學與工程大學劉大建博士為共同第一作者，四川學院戴道鋅院士與上海學院王劍威研究員為共同通信作者。
2023|前沿進展
02研究背景
量子網路是量子通訊、時頻同步、分布式量子估算和量子傳感器等領域的重要基礎支撐。面向未來大規模量子網路需求，亟待發展高性能芯片化量子節點技術，實現量子態形成、編碼、解碼、復用、操控、探測和儲存等功能的一體化集成，保證最終仍具備量子態高保真度，并使之具備大規模擴充能力。非常是借助具有高信息容量和強抗噪能力的高維量子態進行量子信息的傳輸與處理，具有重要意義。
圖1多芯片高維量子糾纏網路構架
03研究創新點
針對多芯片高維量子網路發展需求（圖1A-B），合作研究團隊發展了片上多維混和復用量子調控技術，創新設計了具有大容差、大帶寬等優異特點的硅基光量子元件，完善了可大規模制造的光量子芯片晶片級制造工藝，成功自主研發了寬帶量子光源、波分復用高階微環陣列、任意可編程光量子線性網路、路徑-偏振光-模式相干轉化的單模波導光柵等核心元件，且具有晶片級初一致性和高擴充性量子傳輸實物，凸顯了建立大規模網路的突出潛力。
圖2量子網路芯片的晶片實物圖和線路示意圖
圖3高維量子糾纏恢復（A）、系統穩定性測試（B）及多芯片間量子糾纏分發（C）
04總結與展望
基于此，團隊進一步實現了高全同、可擴充的量子網路中心芯片和量子節點芯片（圖2A-2B）。同時，合作研究團隊針對復雜介質中高維量子態極易遭到外界環境擾動影響而不能高保真相干傳輸的問題，創新性地提出了一種無需構建傳輸矩陣且可實時修補復雜量子信道中高維糾纏的技術：通過編程并調控中心量子芯片和節點量子芯片的線性量子元件和量子光源陣列，即可快速恢復在復雜介質中傳輸時已退化的高維糾纏（圖3A-3C）量子傳輸實物，從而實現多個光量子芯片間的高維量子糾纏相干分發功能，為進一步建立大規模量子網路開辟了新路徑。
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