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中国移动研究院近日在高维量子技术领域取得重要进展，研究团队不仅首次提出高维W纠缠态的普适定义，完善了高维量子纠缠态的理论基础，还突破了高维量子纠缠态规模化制备的长期瓶颈。团队在可编程硅光量子芯片上成功制备出3体4维的GHZ纠缠态和W纠缠态，其中GHZ态保真度达到93.2%，W态保真度达到90.1%，创造了高维多体纠缠态的规模最高纪录。相关研究论文《Qudit W and Greenberger-Horne-Zeilinger States on a Two-photon Chip》发表于Nature子刊、国际顶级光学期刊《Light: Science & Applications》，该刊影响因子高达24.0。量子纠缠态是量子技术的核心资源，是量子通信、量子计算、量子精密测量等技术超越经典物理极限的根本动力，中国移动此次成果标志着我国运营商体系在量子基础研究领域实现从理论到实验的全链条突破。
【关键数据】
[1] GHZ纠缠态保真度93.2%
[2] W纠缠态保真度90.1%
[3] 制备纠缠态规模3体4维
[4] 论文期刊影响因子24.0
[5] 制备载体为可编程硅光量子芯片
从技术原理看，长期以来业界研究主要集中在基于二维量子系统（量子比特）实现纠缠态制备，但现实世界的量子过程常常涉及更高维度。与二维量子纠缠态相比，高维量子纠缠态具有三重独特优势：其一，信道容量更高，单个量子单元可承载更多信息；其二，抗噪声能力更强，可有效提升量子信息传输的稳定性和准确性；其三，能够简化量子线路复杂度，提升量子计算效率。针对理论缺失和制备瓶颈两大难题，中国移动研究院团队首次提出高维W纠缠态的普适定义，并创新设计了一套可扩展的制备方案，其核心在于利用量子延迟测量理论和单光子的高维特性，突破了传统制备方法的规模限制。基于该方案制备的3体4维纠缠态保真度双双超过90%，且方案具备良好的可扩展性，未来可高效扩展至更大规模的量子系统。
从产业竞争格局看，量子科技已成为全球科技博弈的战略高地。当前国际主流研究机构多聚焦于量子比特路线，如IBM已发布超过1000量子比特的超导处理器，谷歌“悬铃木”系列持续推进纠错研究，而高维量子（Qudit）路线因制备难度大，全球进展相对缓慢。中国移动研究院此次在光子芯片上实现3体4维纠缠态制备，且GHZ态保真度达93.2%，在国际上率先跑通了高维多体纠缠的工程化路径。值得注意的是，该成果由运营商研究院主导完成，而非传统高校或科研院所，体现了中国移动“连接+算力+能力”战略向基础研究纵深延伸的布局。英国萨里大学讲席教授艾伦·伍德沃德对此评价：“研究人员刚刚解决了一个悬置多年的难题……真正在光子芯片上实现了它，保真度超过90%！我们正生活在一个有趣的时代。”
从产业链角度分析，此次成果依托的可编程硅光量子芯片是整个技术路径的关键载体。硅光子工艺可与现有半导体CMOS产线兼容，具备低成本、高集成度、可规模化的制造优势，相比超导方案需要接近绝对零度的10毫开尔文级极低温环境，光子芯片可在常温下运行，大幅降低了系统的部署和运维成本。上游涉及硅基光刻、单光子探测器、调制器等环节，下游则连接量子密钥分发（QKD）网络、量子计算云服务和量子精密测量设备。中国移动此前已建成覆盖多城市的量子保密通信试验网络，此次高维纠缠态制备技术一旦走向工程化，可将单光子信道容量提升数倍，直接降低量子通信网络的每比特传输成本，对构建“经典+量子”融合的未来网络架构形成有力支撑。
在商业化进展方面，高维量子技术的应用场景正在快速清晰化。在量子通信领域，高维纠缠态可显著提升量子密钥分发的信息承载量，增强长距离传输中的抗干扰表现；在量子计算领域，4维及更高维度的量子单元可用更少的物理资源表达更复杂的量子态，简化线路深度，提高运算效率；在量子精密测量领域，高维多体纠缠态可突破标准量子极限，提升相位测量和传感精度。中国移动作为国内量子保密通信基础设施建设的主要参与者，已在全国多个省份部署量子加密专线，服务政务、金融等行业客户，此次技术突破为其后续升级至高维量子通信系统储备了核心能力，也为量子计算与经典算力网络的融合提供了新的技术选项。
从行业趋势看，量子科技已被列入国家“十四五”重点前沿领域，全球主要经济体均加大投入，量子通信、量子计算产业化进程明显提速。国内方面，除中国移动外，中国电信成立中电信量子集团发力量子安全通信，中国联通也在推进量子加密应用试点，三大运营商均在抢滩量子赛道。中国移动研究院此次在高维量子纠缠领域创造规模纪录并登上影响因子24.0的顶刊，一方面验证了企业在基础研究上的持续投入开始产出原创性成果，另一方面也为高维量子技术从实验室走向规模化应用提供了清晰路径。随着制备方案向更大规模扩展，高维量子系统有望在未来的大容量量子网络、分布式量子计算和高精度量子传感中扮演核心角色，推动量子技术整体走向实用化阶段。
