深圳团队把声子纠缠做到六模式，还跨两个节点传了过去

在俞大鹏院士带领下，深圳国际量子研究院谭电课题组联合德国斯图加特大学的Eric Lutz等研究人员，在一块二维混合量子芯片上，做出了多方真纠缠声子态并完成跨节点传输，这块芯片的架构可以扩展。成果10月15日在线发表于《Science》，论文题目讲的是宏观声学谐振腔中真多体纠缠的确定性产生与分发。

声子属于固体晶格振动的准粒子，和光子一样可以充当量子信息的载体。这次用的器件叫HBAR，全称高阶体声学波机械振子，特点是模式多、寿命长、能在芯片上集成，被看作下一代量子信息处理装置里的核心部件。此前量子声学已经做到机械振动模式的量子态制备、操控与存储，卡住的一步是如何在机械振子系统里拿到大规模、多方真纠缠，并且把纠缠分发到不同量子节点上。

做法是把HBAR天然的多模特性用起来。团队精确设计了声学模式的频率分布，以及量子比特与声子之间的耦合，让一个超导量子比特能同时跟多个机械振动模式强耦合，在此基础上做到两模式、四模式，再推到六模式，每一档都是真纠缠声子态，把量子纠缠搬进了机械振动系统。六模式是这次迈到的档位。

真纠缠是一个严格的定义。论文共同通讯作者谭电的说法是，这类态携带的关联无法拆成几个互不相干的低阶纠缠，而是整个多模式系统一起分享的量子关联，这种资源正是构建多节点量子网络与分布式量子信息处理所需要的东西。团队进一步把两个HBAR振子、超导量子比特与可调量子耦合器装进同一块混合芯片，让多模式真纠缠在两颗彼此独立的振子之间完成传输。

架构上的差别在维度。传统方案依赖三维微波腔体，规模一扩大、节点一多，空间与工程上的限制就冒出来；这次把超导量子比特、可调耦合器与HBAR全部做进二维芯片，具备模块化、可集成、便于扩展的特点。团队据此提出多HBAR混合声子量子处理架构：多个超导量子比特分别耦合到独立的HBAR谐振器，再用可控耦合器把它们连起来，形成可模块化扩展的多节点声子量子网络。

模式一多，表征就成了另一道关。团队发展了基于量子比特复用的多模式声子态层析方法，把有限的超导量子比特测量资源在不同声子模式之间反复使用，仅凭两个超导量子比特，就把多模式声子纠缠态给层析出来了。按谭电的说法，按谭电的说法，这个规模在当前量子声学平台里是最大的。随着更多HBAR与量子比特接入，单振子能支持的声学模式数量决定了纠缠资源的上限。