合肥硅臻芯片技术有限公司与中国科学技术大学量子信息重点实验室任希锋教授研究组携手，在通用光量子计算核心技术领域实现重大突破。这一成果为通用光量子计算的工程化落地及高性能量子算力搭建开辟了全新路径。
研究团队借助自主研发的可编程硅光集成芯片，成功突破传统量子比特制备瓶颈。首次在片上稳定生成了4光子16量子比特GHZ态以及单光子4量子比特簇态。在光量子计算中，多光子纠缠态是执行量子算法的关键资源，然而多光子源发射效率低，且制备概率随光子数呈指数下降，导致多光子纠缠极为稀缺。研究团队提出的基于测量的量子计算（MBQC）技术路线下的纠缠态资源制备方法，有效解决了这一难题。该方法基于“高维扩展 - 路由 - 逐层量子测量”的资源扩展思路，利用单个光子的路径自由度进行高维编码，将复杂的多光子态制备问题转化为对单光子的高维扩展、路由和分层测量操作。配合四层可编程测量模块，实现了多量子比特图态的高效制备与任意单量子比特测量。
实验成果显著，团队不仅成功制备了4光子16量子比特的GHZ态，还通过纠缠目击方法验证了其中10个量子比特的真实纠缠，这是目前光量子芯片上演示的最大规模纠缠态。团队利用单光子制备了4量子比特簇态，并在此基础上演示了Grover搜索算法，平均识别概率高达0.987。这充分证明了高维编码技术在扩展量子比特数量和实现复杂量子算法方面的巨大潜力，显著降低了资源消耗，为大规模通用光量子计算奠定了坚实基础。
MBQC是一种通用量子计算模型，它通过制备大规模纠缠态作为资源，仅依靠单量子比特测量来驱动计算。与当前常用的量子逻辑门线路模型相比，MBQC将计算难度从“运行时的逻辑门操作”转移到“初始纠缠态的制备”上，解决了光子系统中缺乏高效确定性双比特逻辑门的物理难题，使得在无需确定性光子 - 光子相互作用的情况下实现通用计算成为可能。
由于MBQC的核心计算过程是一系列单量子比特测量，对量子态维持时间要求较低，对大规模量子比特的复杂控制难度也大幅降低。而且，MBQC在相同光子资源条件下能实现更大的量子比特规模，可显著降低光路硬件复杂度。其衍生的基于融合的量子计算（FBQC）架构具有高容错阈值，为构建大规模容错量子计算机提供了可行方案。因此，MBQC不仅是有效的通用计算模型，更是通往大规模、容错、通用量子计算的重要技术路径。
该前沿研究成果已整理预发表于arXiv。
