矽臻發布片上MBQC技術突破，通用百萬比特光量子計算迎來可行路徑

　　近日，合肥矽臻芯片技術有限公司(下稱“矽臻芯片”)攜手中國科學技術大學量子信息重點實驗室任希鋒教授研究組，在通用光量子計算核心技術領域取得關鍵性、開創性突破。團隊依托自研可編程矽光集成芯片，創新突破傳統量子比特制備瓶頸，首次在片上成功實現4光子16量子比特GHZ态、單光子4量子比特簇态的穩定生成，為通用光量子計算工程化落地、高性能量子算力搭建開辟了全新技術路徑。該前沿研究成果已整理預發表于arXiv，論文題目為《On-chip generation of multi-qubit graph states with high-dimensional encoded single photons》。論文鍊接：https://arxiv.org/abs/2608.03012

　　在光量子計算中，多光子糾纏态是實現量子算法的核心資源，但多光子源發射效率低、制備概率随光子數指數下降，使得多光子糾纏成為稀缺資源。為此，研究團隊提出一種基于測量的量子計算(MBQC)技術路線下的糾纏态資源制備方法，基于高維擴展-路由-逐層量子測量”的資源擴展思路，利用單個光子的路徑自由度進行高維編碼，将複雜的多光子态制備問題轉化為對單光子的高維擴展、路由和分層測量操作，配合四層可編程測量模塊，實現了多量子比特圖态的高效制備與任意單量子比特測量。

　　實驗結果顯示，團隊不僅成功制備了4光子16量子比特的GHZ态，并通過糾纏目擊方法驗證了其中10個量子比特的真實糾纏，這是目前在光量子芯片上演示的最大規模糾纏态。此外，團隊還利用單光子制備了4量子比特簇态，并在此基礎上演示了Grover搜索算法，平均識别概率高達0.987。這一成果證明了高維編碼技術在擴展量子比特數量和實現複雜量子算法方面的巨大潛力，顯著降低了資源消耗，為實現大規模通用光量子計算奠定了堅實基礎。

　　圖1 多量子比特圖态制備方法及電路示意圖

　　基于測量的量子計算(MBQC)是一種通過制備大規模糾纏态作為資源，并僅依靠單量子比特測量來驅動計算的通用量子計算模型，相比于當前常用的量子邏輯門線路模型，MBQC将計算難度從“運行時的邏輯門操作”轉移到“初始糾纏态的制備”上，從而解決了光子系統中缺乏高效确定性雙比特邏輯門的物理難題，使得在不需要确定性光子-光子相互作用的情況下實現通用計算成為可能。由于MBQC的核心計算過程對應一系列的單量子比特測量，對量子态維持(量子比特存儲)時間要求較低，對大規模量子比特的複雜控制難度也大大降低。此外，MBQC能夠在同樣光子資源條件下實現更大的量子比特規模，能夠顯著降低光路硬件複雜度，其衍生的基于融合的量子計算(FBQC)架構更具備高容錯阈值，為構建大規模容錯量子計算機提供了可行路徑。因此，MBQC不僅是量子計算的一種有效通用計算模型，更是通往大規模、容錯、通用量子計算的重要可行技術路徑。

　　圖2 四光子多量子比特 GHZ 态實驗結果

　　MBQC技術的發表，标志着矽臻芯片成為國内首家實現片上構建規模化圖态的光量子計算企業，讓百萬量子比特光量子計算機的研發落地具備現實可行性。該成果不僅夯實了矽臻芯片在光量子計算領域的行業領先技術地位，補齊了通用光量子計算工程化落地的關鍵技術短闆，更有效完善了我國光量子計算核心技術體系，打破了規模化多量子比特糾纏制備的技術桎梏，為我國通用量子計算技術自主疊代、量子算力基礎設施建設、量子信息技術産業化高質量發展提供了核心技術支撐，助力我國在全球光量子計算前沿賽道持續搶占創新主動權與科技制高點。