在国家自然科学基金（批准号：12574550、1193401012004167）等资助下，深圳国际量子研究院（合肥实验室深圳基地）谭电、俞大鹏院士团队联合浙江大学、集美大学、德国斯图加特大学以及瑞士洛桑理工学院等单位的合作者在量子声学领域取得进展，首次在可扩展的二维混合量子芯片实验平台上实现多方真纠缠声子态的制备与跨节点传输。 成果以“Deterministic generation and distribution of genuine multipartite entanglement in macroscopic acoustic resonators”为题发表于《Science》，论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.aeh4273。

　　声子是固体晶格振动的准粒子，是机械振动的一种量子激发，能够像光子一样充当量子信息的载体；高泛音体声学波机械振子（HBAR）具有多模式、长寿命以及可以在芯片上集成等优点，正成为构建下一代量子信息处理平台的关键器件。 近年来，量子声学研究已经实现了机械振动模式的量子态制备、操控和存储，但如何在机械振子系统中进一步获得大规模、多方真纠缠，并将纠缠资源在不同量子节点之间进行分发，仍然是量子声学领域的关键科学问题。

　　针对上述挑战，研究团队设计并制备了一种集成HBAR机械振子、超导量子比特及可调耦合器的二维混合量子芯片。通过精确设计声学模式的频率分布及量子比特与声子的耦合，利用单个超导量子比特实现对多个机械振动模式的相干操控，成功制备了两模式、四模式和六模式真纠缠声子态，实现了多模式声子纠缠资源的逐步扩展。在此基础上，研究团队利用可调耦合器建立不同HBAR节点之间的量子信息传输通道，实现了跨两个独立机械振子的多模式真纠缠态传输，使声子纠缠从单个机械振子内部拓展到不同量子节点之间。针对多模式量子态难以精确表征的问题，团队进一步发展了量子比特复用的声子态层析技术，仅利用两个超导量子比特便完成了多模式声子纠缠态的量子态表征，突破了测量资源对声子模式表征规模的限制。区别于传统三维微波腔体架构，该研究采用的二维芯片具有集成度高、模块化和易于扩展等优势，并进一步提出多HBAR混合量子处理架构，为构建更大规模的多节点声子量子系统提供了可行路径。

　　该研究推动了量子声学从少数机械模式的量子操控向多模式、多节点的量子信息处理迈进，为发展可扩展的声子量子处理器及分布式量子网络提供了实验支撑。

图 （A）超导量子比特和声学机械振子耦合的混合量子芯片；（B-C）机械振子不同声学模式与超导量子比特耦合时呈现的能谱的免交叉特征；（D-E）超导量子比特与不同声学模式之间的真空拉比振荡