“光刻機(jī)卡脖子？這次我們直接換賽道！”當(dāng)北京大學(xué)與山西大學(xué)聯(lián)合團(tuán)隊(duì)的最新研究成果登上《自然》雜志封面時(shí)，全球芯片行業(yè)的格局悄然改寫。

近日，這支中國科研團(tuán)隊(duì)宣布成功研發(fā)出全球首個(gè)能確定性制備連續(xù)變量量子糾纏簇態(tài)的集成光量子芯片，一舉打破“量子比特越多，成功率越低”的魔咒，歐美媒體感嘆：“中國正在量子芯片領(lǐng)域‘跳級’！”

量子計(jì)算的“終極難題”被中國團(tuán)隊(duì)攻克

“量子糾纏就像一群心靈相通的雙胞胎，但要讓幾十個(gè)甚至幾百個(gè)‘雙胞胎’同時(shí)保持默契，幾乎是不可能的任務(wù)。”一位海外量子科學(xué)家曾這樣形容大規(guī)模量子糾纏的難度。

傳統(tǒng)光量子芯片采用離散變量編碼技術(shù)，每增加一個(gè)量子比特，糾纏成功率就會暴跌一半——比如10個(gè)量子比特的成功率僅為1/1024。這種指數(shù)級衰減的“死亡曲線”，讓全球科學(xué)家頭疼了整整20年。

但中國團(tuán)隊(duì)這次拿出了顛覆性方案，根據(jù)《自然》雜志披露的論文，王劍威、龔旗煌教授領(lǐng)銜的北大團(tuán)隊(duì)與山西大學(xué)蘇曉龍教授合作，創(chuàng)新性地采用連續(xù)變量編碼技術(shù)。

簡單來說，他們不再依賴“單光子打靶”式的概率性操作，而是通過調(diào)控光場的整體特性，直接在芯片上“批量生產(chǎn)”量子糾纏態(tài)。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，即便是8個(gè)量子比特的糾纏簇態(tài)，其制備成功率仍能穩(wěn)定在98%以上^2^7。《自然》審稿人直言：“這相當(dāng)于給量子計(jì)算裝上了流水線！”

繞開光刻機(jī)的“中國方案”

更讓業(yè)界震動的是，這項(xiàng)技術(shù)完全避開了傳統(tǒng)芯片制造對光刻機(jī)的依賴。集成光量子芯片采用硅基微納加工工藝，通過激光直寫技術(shù)在指甲蓋大小的芯片上集成光波導(dǎo)、分束器等核心元件。

北大實(shí)驗(yàn)室展示的樣品顯示，芯片上的光量子線路密度達(dá)到每平方毫米500個(gè)功能單元，比傳統(tǒng)分立元件系統(tǒng)縮小了上萬倍。