确定性生成的光子图态的融合

纠缠已经从量子物理学中一个神秘的概念发展成为量子技术的关键要素。它解释了与经典物理学相矛盾的测量结果之间的相关性，并已在少量单量子比特上得到了广泛探索。多部分纠缠态在基于门的量子计算协议中建立，并且从更广阔的视角来看，被提出作为基于测量的量子信息处理的主要资源。后者需要事先生成由图描述的多量子比特纠缠态。诸如 Bell 态或线性簇态等小型图态已经用光子产生，但所提出的量子计算和量子网络应用要求以可编程的方式将这些态融合为更大、更强的态。在这里，我们通过采用包含两个可单独寻址原子的光学谐振腔实现了这一目标。环形和树形图态（其名称反映了纠缠拓扑）最多包含八个量子比特，由单个原子发射的光子态高效融合而成。融合过程本身采用了两个原子之间的腔辅助门。我们的技术在原理上可扩展到更多数量的量子比特，并且是迈向例如未来量子互联网中无存储器量子中继器的决定性一步。