图片源于：https://www.bristol.ac.uk/news/2018/march/silicon-quantum-photonic-technology.html
一个由布里斯托大学领导的国际量子科学家和工程师团队，
与来自中国、丹麦、西班牙、德国和波兰的研究小组合作，
实现了一个先进的大规模硅量子光子学设备，
该设备能够以惊人的精度纠缠光子。
虽然标准量子硬件在两个状态中纠缠粒子，
但该团队找到了一种方法，可以生成和纠缠每个具有15个状态的粒子对。
这款集成光子芯片为量子光子学的复杂性和精度设立了新的标准，
并具有立即应用于量子技术的潜力。
集成量子光子学能够以内在的高稳定性和精度来引导和控制单个光粒子，
然而迄今为止，这一技术仅限于小规模演示，
很少有组件集成在芯片上。
扩大这些量子电路的规模对提高现代量子信息处理技术的复杂性和计算能力至关重要，
并为许多革命性应用的发展开辟了可能性。
该团队，由布里斯托大学的量子工程技术实验室（QET Labs）科学家领导，
已成功演示了首个大规模集成量子光子电路，
其中集成了数百个关键组件，
能够以前所未有的精度生成、控制和分析高维纠缠。
量子芯片是利用可扩展的硅光子技术实现的，
类似于今天的电子电路，
这将为制造大规模组件以实现光学量子计算机提供途径。
这项工作是与北京大学、丹麦技术大学（DTU）、
光子科学研究所（ICFO）、马克斯·普朗克研究所、
波兰科学院理论物理中心及哥本哈根大学合作完成的，
并已在《科学》期刊上发表。
大规模量子设备和复杂多维纠缠系统的相干和精确控制一直是一个挑战，
由于大规模量子系统中相关粒子的复杂相互作用，
在包括光子、超导体、离子、量子点和缺陷等多个平台上，
最近已取得重大进展。
特别是，光子学代表了一种有前途的方法，
能够自然编码和处理光子不同自由度中的多维量子态。
在这项工作中，演示了一个可编程的路径编码多维纠缠系统，
其维度高达15×15，
其中两个光子同时存在于15条光路上，并相互纠缠。
这种多维纠缠是通过利用硅光子量子电路来实现的，
在单个芯片中集成了550个光学组件，
包括16个相同的光子对源、93个光学相位调节器和122个光束分离器。
首席作者、Dr. Jianwei Wang表示：
“正是今天硅光子技术的成熟，
使我们能够扩展这一技术，
达到量子电路的大规模集成。”
“这是硅量子光子学最美妙的地方。
我们的量子芯片让我们能够达到前所未有的多维纠缠精度和控制，
这在许多计算和通信的量子信息任务中是关键因素。”
高级研究员、DTU硅光子技术中心（SPOC）对应作者Yunhong Ding补充道：
“新技术总是促成新应用。
我们在DTU的硅光子集成技术的能力，
使得大规模、高稳定性的量子信息处理芯片成为可能，
并让我们能够观察到高质量的多维量子相关性，包括广义贝尔和EPR调度违规，
同时也能够实验性地实现未探索的多维量子协议：多维随机扩展和状态自测试。”
布里斯托大学QET Labs的主要学者、对应作者Dr. Anthony Laing说：
“纠缠是量子力学中一个令人着迷的特性，
而且我们尚未充分理解这一点。
这个设备以及未来越来越复杂、精致的芯片将使我们能够探索这个量子科学的领域，
并作出新的发现。”
布里斯托团队的领导者Mark Thompson教授总结道：
“我们使用了与今天微电子工业中使用的相同制造工具和技术，
实现了我们的硅量子光子微芯片。
但是，与利用电子的经典行为的传统电子电路不同，
我们的电路利用单个光粒子的量子特性。
这种硅光子技术对量子技术的应用提供了一条清晰的路径，
使我们能够扩展到最终需要的数百万个组件，以实现大规模量子计算应用。”
