科技日报记者 张佳欣
据《先进光子学》杂志上发表的一项新研究，来自法国纳米科学和纳米技术中心、巴黎电信公司和意法半导体公司的研究人员，开发出一种面积小于0.05平方毫米的硅基微谐振器。该谐振器能产生70多个不同的频率通道，且通道间隔为21GHz。研究人员表示，这是集成光子学领域取得的重要进展，不仅有望推动量子计算的发展，而且还为超安全通信网络奠定了基础。
硅基微谐振器（左，扫描电子显微图像）为21GHz频率间隔纠缠光子对提供参数宽带源，以实现频率编码的大规模量子网络。
图片来源：《先进光子学》杂志
集成光子学利用光子来处理和传输信息，是光通信领域的一项创新技术。由于其可扩展性和与现有电信基础设施的兼容性，集成光子学长期以来一直在量子应用领域占据重要地位。
新的环形谐振器可高效生成易于操纵的频率间隔纠缠量子对，这些量子对是构建量子网络的关键组件。该研究关键创新在于，能利用这些窄频率间隔来创建和控制量子状态。具体而言，仅需使用3个标准电光器件，就能并行和独立控制34个单量子比特门。使用集成环形谐振器，研究人员通过自发四波混合的过程成功产生了频率纠缠状态。这项技术允许量子相互作用并纠缠，而这是构建量子电路不可或缺的。
为了验证他们的方法，研究人员对不同频率区间的17对最大纠缠量子比特进行了量子状态断层扫描，证实了量子态的保真度和相干性。这是迈向实用量子计算的重要一步。
研究人员还建立了第一个频域全连通的5用户量子网络。这项研究不仅彰显了硅光子学在推进量子技术方面的潜力，还为量子计算和安全通信的未来应用铺平了道路。随着技术不断进步，这些集成光电子平台有望彻底改变依赖安全数据传输的行业，提供前所未有的计算能力和数据安全水平。
