再发权威期刊！硅臻联合中国科大团队基于可编程光子集成芯片实现高维对称信息完备测量

近日，中国科学技术大学联合浙江大学、隆德大学及合肥硅臻芯片技术有限公司（以下简称“硅臻”，国芯科技参股公司）等单位机构在量子测量领域取得重要进展。研究团队利用可编程光子集成光学技术，成功实现了三维量子系统中的对称信息完备（SIC）测量，为高维量子信息处理提供了新技术手段。相关成果以《Higher-dimensional symmetric informationally complete measurement via programmable photonic integrated optics》（《基于可编程光子集成光学的高维对称信息完备测量》）为题，发表于国际权威期刊《Optica》。

对称信息完备测量（SIC测量）是量子信息科学中的重要工具，具有高信道容量、强噪声抵抗能力、可简化量子计算等优点，广泛应用于量子态层析、随机数生成、量子密钥分发等领域。然而，随着量子系统维度的增加，其实现难度显著提升，目前尚无高保真、可扩展的平台。

为此，研究团队创新开发了硅基可编程光子集成芯片（QPIC）技术方案，核心即将 9×9 的 Naimark 扩展矩阵拆分为 3×3 子空间级联操作，采用路径编码来制造高维量子态，并通过马赫-曾德尔干涉仪（MZI）和相位调制器动态调控量子态，以实现高维对称信息完备测量。该芯片尺寸仅为3.3×1.0 mm²，片上相位调制器干涉可见度超过0.99，展现出优异的系统稳定性。

在此基础上，团队通过量子态层析、量子态判别模拟、量子随机数生成等多组实验，充分验证其性能优势。结果显示，在量子态层析任务中，量子态的平均测量保真度（Fidelity）高达96.48%，芯片实现的测量值接近理想的SIC测量。在随机数生成中，随机性达到R =1.72，显著优于传统投影测量的1.58比特上限。

该工作首次在集成光量子芯片上实现了高保真、可编程的三维 SIC-POVM，显著简化了高维量子系统测量的复杂度，证明了高维广义测量的可扩展性和稳定落地，为量子信息处理领域提供了一种高效、可编程的高维量子测量平台。未来，结合成熟的光源和传输技术，该平台还将推动硅光子集成电路在量子计算、量子通信和量子精密测量中的广泛应用。