科学家实现多模式真纠缠声子态制备

原标题：科学家实现多模式真纠缠声子态制备

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科技日报讯 （记者罗云鹏 通讯员许歌）记者10月23日从深圳国际量子研究院获悉，该院研究员谭电团队联合德国斯图加特大学等机构研究人员，在声子量子信息领域取得进展。团队首次在可扩展的二维混合量子芯片实验平台上，实现多模式真纠缠声子态制备与跨节点传输。相关研究成果日前发表于国际期刊《科学》。

研究团队基于高阶体声学波机械振子（HBAR）与超导量子比特构建的混合量子系统，实现从两模式、四模式到六模式的多模式真纠缠声子态制备。HBAR具有多模式、长寿命、可在芯片上集成等优点，正成为构建下一代量子信息处理平台的关键器件。

研究团队利用HBAR的天然多模特性，精确设计声学模式的频率分布，以及量子比特与声子的耦合，使一个超导量子比特能够与多个机械模式发生强耦合相互作用。

谭电介绍，真纠缠意味着该量子态的纠缠不能被拆分为若干相互独立的低阶纠缠，而是由整个多模式系统共同分享的量子关联，这是构建多节点量子网络和分布式量子信息处理的重要资源。

在传输环节，团队将两个HBAR与超导量子比特、可调量子耦合器集成在同一混合芯片架构中，完成了跨两个独立HBAR节点的多模式真纠缠态传输。该跨节点传输实验在可扩展的二维混合量子芯片实验平台上完成。

谭电认为，与传统依赖三维微波腔体的架构不同，二维芯片架构具有模块化、可集成、便于扩展的特点，可避开三维腔体在规模扩展和多节点互联上的空间与工程限制。

伴随着声子模式数量增加，如何精确表征多模式量子态成为另一道难关。研究团队发展了基于量子比特复用的多模式声子态层析方法，通过在不同声子模式之间复用有限的超导量子比特测量资源，突破了声子模式表征规模瓶颈。

“仅用两个超导量子比特，我们就完成了多模式声子纠缠态的量子态层析，这是目前量子声学平台中最大规模的多模式声子态实验表征。”谭电说。

另悉，研究团队还在此次工作中提出可扩展的多HBAR混合声子量子处理架构。谭电表示，随着更多HBAR和超导量子比特被接入，多模式纠缠资源有望扩展到更大规模。