中科大首次实现18个量子比特的纠缠 刷新世界纪录

人民网合肥7月2日电（汪瑞华）7月2日，人民网安徽频道记者从中国科学技术大学获悉，中科大教授潘建伟及其同事陆朝阳、刘乃乐、汪喜林等通过调控六个光子的偏振、路径和轨道角动量三个自由度，在国际上首次实现18个光量子比特的纠缠，刷新了所有物理体系中最大纠缠态制备的世界纪录。

据介绍，由于量子信息技术的潜在价值，欧美各国都在积极整合各方面研究力量和资源，开展国家级的协同攻关。其中，欧盟在2016年宣布启动量子技术旗舰项目；美国国会于近期正式通过了“国家量子行动计划”。此前，大型高科技公司如谷歌、微软、IBM等也纷纷强势介入量子计算研究。

多个量子比特的相干操纵和纠缠态制备是发展可扩展量子信息技术，特别是量子计算的最核心指标。量子计算的速度随着实验可操纵的纠缠比特数目的增加而指数级提升。然而，要实现多个量子比特的纠缠，需要进行高精度、高效率的量子态制备和独立量子比特之间相互作用的精确调控，这对量子体系的设计、加工和调控提出了更高要求。

多粒子纠缠的操纵作为量子计算不可逾越的技术制高点，一直是国际角逐的焦点。2016年底，潘建伟团队同时实现了10个光子比特和10个超导量子比特的纠缠，刷新并一直保持着这两个世界记录。

过去20年，潘建伟及其同事一直在国际上引领着多光子纠缠和干涉度量的发展，并在此基础上开创了光子的多个自由度的调控方法。2015年，通过实现对光子偏振和轨道角动量两个自由度的量子调控技术和单光子非破坏测量，潘建伟、陆朝阳研究组首次实现单光子多自由度的量子隐形传态，相关成果被英国物理学会新闻网站“物理世界”选为“国际物理学年度突破”。

此后，研究组进入实现多光子三个自由度的联合调控这一“无人区”。通过多年技术攻关，研究组自主研发了高稳定单光子多自由度干涉仪，实现了不同自由度量子态之间的确定性和高效率的相干转换，完成了对18个量子比特的262144种状态的同时测量。在此基础上，研究组成功实现了18个光量子比特超纠缠态的实验制备和严格多体纯纠缠的验证，创造了所有物理体系纠缠态制备的世界纪录。

据了解，该成果可进一步应用于大尺度、高效率量子信息技术，这也表明我国继续在国际上引领多体纠缠的研究。