近日，深圳国际量子研究院谭电团队联合德国斯图加特大学Eric Lutz等单位研究人员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。相关研究成果以“Deterministic generation and distribution of genuine multipartite entanglement in macroscopic acoustic resonators”为题，在Science上发表。

　　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重要挑战。

　　研究团队基于高阶体声学波机械振子（HBAR）与超导量子比特构建混合量子系统，实现了从两模式、四模式到六模式的多模式真纠缠声子态制备，并进一步实现了跨两个独立HBAR节点的多模式纠缠态传输。同时，团队发展了一种基于量子比特复用的多模式声子态层析方法，在仅使用两个超导量子比特的条件下，实现了目前量子声学平台中最大规模的多模式声子量子态表征。

　　此次研究不仅实现了多模式真纠缠声子态的制备和传输，更重要的是建立了一种具有扩展潜力的多HBAR混合量子架构。未来，通过增加HBAR机械振子和超导量子比特的数量，并充分利用每个HBAR所提供的大量声学模式，可以进一步扩展多模式纠缠资源，实现更大规模的声子量子态制备、传输与操控。该架构有望为基于声子量子网络的量子计算、量子通信和量子传感提供新的硬件基础。此次成果标志着量子声学研究从少数机械模式的量子操控，进一步迈向多模式、多节点和可扩展的声子量子信息处理。研究工作展示了HBAR多模式声子系统作为量子信息载体的潜力，并为将来发展新型声子量子计算平台和分布式量子网络开辟了新的研究方向。

图1 超导量子比特和声子耦合的混合量子芯片

　　该论文的通讯作者为谭电、刘松、Eric Lutz以及俞大鹏院士。谭电、解贵旭和张礼博为论文共同第一作者。深圳国际量子研究院为论文第一完成单位。该研究得到了国家自然科学基金项目资助。

　　论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.aeh4273