近日，上海交通大學(xué)金賢敏團(tuán)隊在實驗上實現(xiàn)了單片集成128個全同量子光源的陣列芯片，這是目前有報導(dǎo)技術(shù)中能實現(xiàn)的最大規(guī)模的全同可擴充量子光源陣列，研究成果以"128 on a Chip"為題，發(fā)表在英國物理學(xué)權(quán)威應(yīng)用刊物 上，并被選聘為"編輯推薦"（'）。
高性能的集成量子光源是量子信息科學(xué)與技術(shù)中的關(guān)鍵模塊。近年來，已有諸多國內(nèi)外研究團(tuán)隊基于不同平臺工藝致力于提高單個量子源的各項性能指標(biāo)。然而，從宏觀的角度克服不同量子源之間的性能浮動卻鮮有研究。事實上，光源之間性能的差別妨礙了建立更大規(guī)模的希爾伯特空間，從而未能解決更復(fù)雜高維的估算任務(wù)。因此，解決量子光源制備過程中的不均勻性是一個重大挑戰(zhàn)。
金賢敏院士團(tuán)隊多年來致力于光子集成領(lǐng)域的研究，通過主動控制光與物質(zhì)的相互作用過程，掌握了靈敏且穩(wěn)定的雙折射調(diào)控能力，在無需額外輔助工藝的情況下可以將數(shù)百個光源的雙折射飄揚控制在5%以下量子通訊陣列，所發(fā)射的波譜飄揚高于1nm。
研究團(tuán)隊分別對全部128個量子源間的訊號光和閑頻光的波譜性能進(jìn)行了特征化，各進(jìn)行了16384次檢測剖析。其中訊號光子的波譜重疊值最小為0.943±0.007量子通訊陣列，閑頻光子的波譜重疊值最小為0.963±0.004，相比于之前的紀(jì)錄保持團(tuán)隊動輒6nm的波譜飄揚，雙折射調(diào)控精度明顯提高。
研究團(tuán)隊通過一系列量子源間的Hong-Ou-干涉驗證了片上集成源之間的不可區(qū)分性，測得的所有實驗值都在90%以上，證明了穩(wěn)定持續(xù)的量子源加工能力。該光源的色溫很容易達(dá)到兆赫茲量級，此外還可以通過切換不同的泵浦方案實現(xiàn)離散變量或連續(xù)變量編碼。
上述研究成果實現(xiàn)了全同量子源陣列的可擴充生成，結(jié)合片上量子器件和邏輯門，將使大規(guī)模全片上量子處理器的實際應(yīng)用成為可能。
研究團(tuán)隊謝謝上海市科委重大項目、國家自然科學(xué)基金重點項、國家重點研制計劃、上海市教委、以及「圖靈量子」的大力支持。上海交通大學(xué)集成量子信息技術(shù)研究中心博士任若靜為論文第一作者，金賢敏院長為論文通信作者。
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