新突破！德国MPQ证实光子是量子比特载波的优选

（图片来源：MPQ）

在量子计算机中，利用量子纠缠来集成大规模物理量子比特纠缠态进行计算，是发挥量子计算优势的重要突破方向之一。需要指出的是，量子纠缠很难制备，难以维护和操纵。多年来，科学家们为实现量子纠缠花费了大量时间和精力，但实现量子纠缠在技术上仍是概率性的，可扩展性严重被限制。

最近，德国马克斯·普朗克量子光学研究所（MPQ）的物理学家在该领域取得了重磅成果：他们提出了一种新的可扩展可编程纠缠光子源方法，并在光学谐振器中产生了多达14个纠缠光子，成为迄今为止最大的光学光子纠缠态。

目前，该研究论文“Efficient generation of entangled multiphoton graph states from a single atom”（单原子多光子纠缠图态的有效生成）已发表于国际顶级期刊《Nature》。

他们将铷原子置于光学谐振器中，通过一定频率的激光对单原子态进行精确操控。原子被特定频率的激光击中后具有给定的特性，再向它发射一个控制脉冲，这导致原子发射出一个与原子纠缠的光子，重复这个过程——原子在每个发射光子之间旋转，最终产生一整条相互纠缠的光子链。

目前，该研究人员已有效地生成和检测到多达14个光子的最大纠缠态（格林伯格-霍恩-齐林格态）和多达12个光子的线性簇态，保真度下界分别为76.6%、56.4%。研究人员还指出，该方法比现有技术效率更高，他们在光子测量速率上快了几个数量级。

MPQ博士生、论文合著者Philip Thomas表示：“光子，光的粒子，特别适合作为量子比特的载体以及产生大量量子纠缠。因为，从本质上来说，光子的退相干性几乎可以忽略不计，所以它们更抗干扰且易于操控。”

同时，该研究人员表示，他们在单个原子高效生成多光子纠缠领域的工作，将为光量子计算和量子通信开辟一条新的道路。

参考链接：

https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=61345.php

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04987-5

https://www.photonics.com/Articles/Fourteen_Entangled_Photons_Expel_a_Quantum/a68319

编译：A

编辑：慕一