“前沿进展”栏目，借以介绍科研人员在光学领域发表的具有重要学术、应用价值的论文，促使研究成果的传播。部份论文将推荐参与“中国光学十大进展”评选。
01导读
山东学院光电科学与工程大学/极端光学技术与仪器全省重点实验室戴道锌院士团队与上海学院龚旗煌教授团队王剑威研究员课题组等合作研究实现了具有纠缠修补能力的多芯片高维量子网路。
2023年7月14日，相关成果以“with”为题，发表于刊物。上海学院化学大学2019级博士研究生郑赟、2021级博士研究生翟翀昊、浙江学院光电科学与工程大学刘大建博士为共同第一作者，四川学院戴道锌院士与上海学院王剑威研究员为共同通信作者。
2023|前沿进展
02研究背景
量子网路是量子通讯、时频同步、分布式量子估算和量子传感器等领域的重要基础支撑。面向未来大规模量子网路需求，亟待发展高性能芯片化量子节点技术，实现量子态形成、编码、解码、复用、操控、探测和储存等功能的一体化集成，保证最终仍具备量子态高保真度，并使之具备大规模扩充能力。非常是借助具有高信息容量和强抗噪能力的高维量子态进行量子信息的传输与处理，具有重要意义。
图1多芯片高维量子纠缠网路构架
03研究创新点
针对多芯片高维量子网路发展需求（图1A-B），合作研究团队发展了片上多维混和复用量子调控技术，创新设计了具有大容差、大带宽等优异特点的硅基光量子元件，完善了可大规模制造的光量子芯片晶片级制造工艺，成功自主研发了宽带量子光源、波分复用高阶微环阵列、任意可编程光量子线性网路、路径-偏振光-模式相干转化的单模波导光栅等核心元件，且具有晶片级初一致性和高扩充性量子传输实物，凸显了建立大规模网路的突出潜力。
图2量子网路芯片的晶片实物图和线路示意图
图3高维量子纠缠恢复（A）、系统稳定性测试（B）及多芯片间量子纠缠分发（C）
04总结与展望
基于此，团队进一步实现了高全同、可扩充的量子网路中心芯片和量子节点芯片（图2A-2B）。同时，合作研究团队针对复杂介质中高维量子态极易遭到外界环境扰动影响而不能高保真相干传输的问题，创新性地提出了一种无需构建传输矩阵且可实时修补复杂量子信道中高维纠缠的技术：通过编程并调控中心量子芯片和节点量子芯片的线性量子元件和量子光源阵列，即可快速恢复在复杂介质中传输时已退化的高维纠缠（图3A-3C）量子传输实物，从而实现多个光量子芯片间的高维量子纠缠相干分发功能，为进一步建立大规模量子网路开辟了新路径。
论文链接：
