eLight·封面 | 光芯片助力高维量子比特调控

文章介绍了美国宾夕法尼亚大学冯亮教授团队研发的一种新型集成光学芯片，该芯片能够精确控制光子的空间模式和偏振状态，从而合成由光子携带的四维量子系统。这种高维量子比特（qudit）可以取“0”、“1”、“2”和“3”之间的叠加状态，提高了数据传输效率和抗误码能力。研究团队通过非线性光学方法产生量子纠缠的光子，并利用集成光学芯片调控光子的量子状态，实现了高保真的四维量子比特，保真度达到92.6%。这种技术在量子通信中具有重要应用，尤其是在卫星量子通信和高速量子互联网的发展中，能够安全地传输大量数据。此外，该技术还有助于创建强大的量子计算机。研究人员正致力于进一步提升高维量子比特的保真度，并扩展到更高维度。