新的量子突破可能改变远距传输与计算领域

开发此类技术需要具备自由生成多光子量子纠缠态的能力，并高效识别存在的纠缠态类型。然而，当执行常规的量子层析成像（一种常用的状态估计方法）时，所需测量次数会随光子数量呈指数级增长，这构成了显著的数据收集难题。

若采用纠缠测量方法，可通过单次测量识别纠缠态。针对格林伯格-霍恩-蔡林格（GHZ）纠缠量子态的此类测量已实现，但对于另一代表性多光子纠缠态——W态，此前既无理论提案也未实现实验验证。

这促使京都大学和广岛大学的研究团队接受挑战，最终成功开发出识别W态的新型纠缠测量方法。

"在GHZ态纠缠测量理论提出25年后，我们不仅实现了W态的纠缠测量，更通过3光子W态的真实实验验证了该技术，"通讯作者武内修表示。

团队聚焦W态的循环移位对称性特征，从理论上提出利用光子量子电路实现纠缠测量的方法，该电路可对任意数量光子的W态执行量子傅里叶变换。

他们采用高稳定性光学量子电路构建了演示装置，该装置无需主动控制即可长期稳定运行。通过向装置输入具有特定偏振态的三个单光子，团队成功证明该装置能区分不同类型的三光子W态，每种态对应三个输入光子间特定的非经典关联。研究人员评估了纠缠测量的保真度，其数值等于纯W态输入时获得正确结果的概率。

该成果为量子隐形传态（量子信息传输）开辟了新途径，有望推动新型量子通信协议、多光子量子纠缠态传输，以及基于测量的量子计算新方法。

"为加速量子技术研发，必须通过深化基础认知来激发创新思维，"武内强调。

未来团队计划将该方法推广至更大规模、更通用的多光子量子纠缠态，并研发集成化的片上光子量子电路用于纠缠测量。