中国研究人员利用光学微谐振器直接在芯片上生成了一个包含60个模式的大规模纠缠簇态，在量子光子学领域取得了重大突破。

他们利用确定性连续变量方法和多激光泵浦技术，克服了可扩展性的传统局限。该团队利用先进的检测方法证实了高质量纠缠态，为芯片计算机、安全通信和尖端传感器等强大的量子技术铺平了道路。

芯片上量子纠缠取得突破

北京大学和中国科学院的一支研究团队在量子光子学领域取得了重大进展，他们在芯片上直接生成了大规模纠缠态（即簇态）。他们利用光学微谐振器生成了一个60模簇态，其规模比以往芯片系统上实现的规模大约十倍。他们的研究成果已发表在《光：科学与应用》（Light: Science & Applications）期刊上。

簇态对于许多量子技术至关重要，因为它们能够使多个量子系统以协调、纠缠的方式相互作用。这种纠缠是量子计算、超安全通信和精密传感等强大应用的基础。迄今为止，在芯片上创建大型簇态颇具挑战性，因为大多数方法都依赖于概率过程，限制了可扩展性。研究人员通过使用可确定性产生纠缠（即按需可靠产生纠缠）的连续变量方法克服了这一难题。

光学微谐振器如何实现可扩展的纠缠

此次突破的核心在于一个光学微谐振器，它是一个微小的环形装置，可将光束缚在环形路径中，并支持一系列紧密间隔的频率模式。研究团队在一个多泵浦装置中使用了最多三个同步激光器。主激光器触发简并四波混频，以产生成对的纠缠光模式，而其他激光器则通过非简并四波混频增加额外的连接。这种设置共同构成了一个高度互联的60个纠缠光模式网络，这些模式以线性和网格状结构排列。

研究人员采用了先进的测量技术，包括锁相平衡零差检测，直接评估了光模的正交分量。通过构建协方差矩阵和应用正部分转置（PPT）判据，研究人员确认了纠缠链路的稳定性，测得的压缩度高达3分贝，这是世界领先的压缩水平，清楚地表明了纠缠的高质量。

迈向可扩展的实用量子器件

这一成果不仅为探索量子纠缠提供了一个强大的实验平台，还为可扩展的芯片级量子光源的发展铺平了道路。它们可能成为下一代量子计算机、超安全通信和先进传感器的基础，而所有这些都将集成在紧凑且高效的设备中。

参考文献：“Large-scale cluster quantum microcombs”，《光：科学与应用》2025年4月16日，作者：王泽、李康康、王悦、周鑫、程银科、景博轩、孙丰晓、李金城、李智林、吴冰雁、龚旗煌、何琼毅、李蓓蓓和杨启帆。DOI：10.1038/s41377-025-01812-2