来自国立科学研究所（INRS）的Roberto Morandotti教授团队开发出了一种光学芯片，它能够帮助量子计算机克服在发展道路上的诸多障碍，从而有望带来一场信息革命。该研究团队表示，芯片上的量子频率梳可以用来同时产生多光子纠缠的量子比特（量子位）状态。

量子计算机和传统的计算机不同，它有别于传统0、1表示的比特位，而是基于量子位的产生和处理，允许0、1状态的同时叠加。多量子位可以与所谓的“纠缠态”联系到一起，单独的一个量子位的改变就可以影响到整个系统，即便量子位之间的物理距离很远。这种特性就是量子信息处理、构建超快量子计算机并且安全传输数据的基础，Morandotti教授一直致力于基于已有的技术实现量子组件的兼容。他的研究团队所开发的芯片能够满足实用上大量的标准：紧凑、相对廉价、电子电路兼容性好、使用的是标准的电子通讯频率。同时它本身可测量，这是对于实用系统来说非常重要的一个特性。但是，最大的技术挑战是重量、稳定并且可控的量子位的产生问题。

量子位的产生可以依靠几种不同的方法，包括电子自旋、原子能级和光子量子态。光子能够在很长的距离和时间周期内很好地保存纠缠态。但是产生稳定可量的光子纠缠态是一大难题。INRS的研究助理Michael Kues博士说：“最重要的是，如果我们想实用化，纳闷这些状态就必须同时产生。”

Roberto Morandotti团队解决了这个问题，他们首次采用光学频率梳来产生多重纠缠态量子位。就像Michael Kues解释的那样：光学频率梳是由许多等距频率模式组成的光源。“频率梳是非常精确的光源，在计量学和传感学方面已经引发了一场革新，它还赢得了2005年诺贝尔物理学奖。”

多亏了这些频率梳，INRS开发的芯片可以在数百种频率模式下产生多重纠缠的光子量子位。这是人类首次表示可以同时产生出量子位多光子和双光子纠缠态：到目前为止，其他研究团队所开发的集成系统仅仅只能在芯片上产生出单独的双光子纠缠态。

该成果发表在《SCIENCE》上，它将为集成量子光子学和量子频率梳提供新的研究提供基础，也将带来光量子技术的革命——尽管还存在和已有的半导体芯片之间的兼容性问题。

关于该成果的发表

这项有着广阔前景的研究成果发表在著名的《SCIENCE》期刊上，题为“Generation of multiphoton entangled quantum states by means of integrated frequency combs”（DOI : 10.1126/science.aad8532）。作者包括Christian Reimer, Michael Kues等人。由加拿大自然科学与工程研究委员会和澳大利亚研究理事会、FRQNT、欧盟第七框架计划等共同资助。

关于INRS

国立科学研究所是一所研究强度（教员平均配备资金）上在加拿大排名第一的研究生院。有着150名教授，700余名学生和博士后。在蒙特利尔。魁北克、拉瓦尔和瓦雷内四个地方分布。主要研究科学带给人类的益处，也为人类社会所面对的问题提供解决方案。

新材料在线编译整理——翻译：蒋恒星      校正：摩天轮

原文：http://www.eurekalert.org/pub_releases/2016-03/indl-itg031016.php