導(dǎo)讀
湖北學(xué)院光電科學(xué)與工程大學(xué)/極端光學(xué)技術(shù)與儀器全省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室戴道鋅院士團(tuán)隊(duì)與上海學(xué)院龔旗煌教授團(tuán)隊(duì)王劍威研究員課題組等合作研究實(shí)現(xiàn)了具有糾纏修補(bǔ)能力的多芯片高維量子網(wǎng)路。2023年7月14日，相關(guān)成果以“with”為題，發(fā)表于《》雜志。上海學(xué)院化學(xué)大學(xué)2019級(jí)博士研究生鄭赟、2021級(jí)博士研究生翟翀昊、浙江學(xué)院光電科學(xué)與工程大學(xué)劉大建博士為共同第一作者，杭州學(xué)院戴道鋅院士與上海學(xué)院王劍威研究員為共同通信作者。
研究?jī)?nèi)容
量子網(wǎng)路是量子通訊、時(shí)頻同步、分布式量子估算和量子傳感器等領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)支撐。面向未來大規(guī)模量子網(wǎng)路需求，亟待發(fā)展高性能芯片化量子節(jié)點(diǎn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)量子態(tài)形成、編碼、解碼、復(fù)用、操控、探測(cè)和儲(chǔ)存等功能的一體化集成，保證最終仍具備量子態(tài)高保真度，并使之具備大規(guī)模擴(kuò)充能力。非常是，借助具有高信息容量和強(qiáng)抗噪能力的高維量子態(tài)進(jìn)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(wǎng)路構(gòu)架。
圖2量子網(wǎng)路芯片的晶片實(shí)物圖和線路示意圖。
針對(duì)多芯片高維量子網(wǎng)路發(fā)展需求（圖1A-B），合作研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展了片上多維混和復(fù)用量子調(diào)控技術(shù)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了具有大容差、大帶寬等優(yōu)異特點(diǎn)的硅基光量子元件，構(gòu)建了可大規(guī)模制造的光量子芯片晶片級(jí)制造工藝，成功自主研發(fā)了寬帶量子光源、波分復(fù)用高階微環(huán)陣列、任意可編程光量子線性網(wǎng)路、路徑-偏振光-模式相干轉(zhuǎn)化的單模波導(dǎo)光柵等核心元件，且具有晶片級(jí)初一致性和高擴(kuò)充性，凸顯了建立大規(guī)模網(wǎng)路的突出潛力。基于此，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了高全同、可擴(kuò)充的量子網(wǎng)路中心芯片和量子節(jié)點(diǎn)芯片（圖2A-2B）。同時(shí)，合作研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)復(fù)雜介質(zhì)中高維量子態(tài)極易遭到外界環(huán)境擾動(dòng)影響而不能高保真相干傳輸?shù)膯栴}，創(chuàng)新性地提出了一種無需構(gòu)建傳輸矩陣且可實(shí)時(shí)修補(bǔ)復(fù)雜量子信道中高維糾纏的技術(shù)：通過編程并調(diào)控中心量子芯片和節(jié)點(diǎn)量子芯片的線性量子元件和量子光源陣列量子傳輸實(shí)物，即可快速恢復(fù)在復(fù)雜介質(zhì)中傳輸時(shí)已退化的高維糾纏（圖3A-3C），從而實(shí)現(xiàn)了多個(gè)光量子芯片間的高維量子糾纏相干分發(fā)功能，為進(jìn)一步建立大規(guī)模量子網(wǎng)路開辟了新路徑。
圖3.高維量子糾纏恢復(fù)（A）、系統(tǒng)穩(wěn)定性測(cè)試（B）及多芯片間量子糾纏分發(fā)（C）。
論文/作者信息
上述研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家杰出青年科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研制計(jì)劃、北京市自然科學(xué)基金、廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研制計(jì)劃以及上海學(xué)院人工微結(jié)構(gòu)和介觀化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、納光電子前沿科學(xué)中心、北京學(xué)院長(zhǎng)三角光電科學(xué)研究院、合肥量子國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、浙江學(xué)院極端光學(xué)技術(shù)與儀器全省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等大力支持。
論文主要合作者還包括：中國(guó)科大學(xué)微電子研究所楊妍研究員、唐波中級(jí)工程師、李志華研究員；上海學(xué)院李焱院士、龔旗煌院士；臺(tái)灣英文學(xué)院HonKiTsang院士；上海學(xué)院化學(xué)大學(xué)博士研究生茆峻、陳曉炯、戴天祥、黃潔珊、包覺明、傅兆瑢以及臺(tái)灣英文學(xué)院、香港科技學(xué)院的合作者。
論文原文鏈接：
作者簡(jiǎn)介
劉大建，2021年結(jié)業(yè)于四川學(xué)院光電科學(xué)與工程大學(xué)獲工學(xué)博士學(xué)位，此后在杭州學(xué)院-復(fù)旦上海國(guó)際科創(chuàng)中心舉辦聯(lián)合培養(yǎng)博士后研究，歷任四川學(xué)院北京國(guó)際科創(chuàng)中心求是科創(chuàng)學(xué)者。主要從事硅基光電子芯片研究，以第一/共一作者在、、APL、等國(guó)際著名刊物發(fā)表論文11篇，授權(quán)發(fā)明專利4項(xiàng)，相關(guān)成果榮獲on。
戴道鋅，四川學(xué)院求是特聘院士、國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者（2017）、美國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)士。現(xiàn)為四川學(xué)院光電科學(xué)與工程大學(xué)校長(zhǎng)、教育部光子學(xué)與技術(shù)國(guó)際合作聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室組長(zhǎng)，任出版社國(guó)際SCI刊物《and》主編等。常年旨在于高性能硅光元件及應(yīng)用研究，開拓了單模硅光子學(xué)等重要方向，實(shí)現(xiàn)了超低耗損硅光波導(dǎo)、超高Q值硅光微腔、高性能硅光混頻器、免校正硅光開關(guān)、超高GBP鍺硅雪崩光電偵測(cè)器、高速載流子微腔電光調(diào)制器、超高碼率波譜感知芯片等重要突破。在、、、、Light:&、、Laser&、等國(guó)際著名刊物發(fā)表論文280余篇。論文被引用17900余次，榮獲歷年愛思唯爾《中國(guó)高被引學(xué)者榜單》。在頂尖大會(huì)英國(guó)OFC、CLEO等會(huì)議/教程/主旨/特邀報(bào)告等100余次量子傳輸實(shí)物，兼任國(guó)際光電及通訊會(huì)議OECC2023、亞洲通訊與光子學(xué)會(huì)議ACP2022會(huì)議共主席等。先后獲得中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)光學(xué)科技銀獎(jiǎng)（2020）、中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)王大珩光學(xué)獎(jiǎng)（2020）、浙江省自然科學(xué)銀獎(jiǎng)（2020）等獎(jiǎng)勵(lì)榮譽(yù)。
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