Китайские исследователи продемонстрировали 16-кубитную фотонную MBQC-систему на одном кремниевом чипе

Совместная команда китайского стартапа Hefei Guizhen Chip Technology и университета науки и технологий Китая (USTC) под руководством профессора Жэнь Сифэна представила экспериментальную реализацию 16-кубитной фотонной архитектуры измерительно-основанных квантовых вычислений (MBQC) на одном кремниевом фотонном чипе.

Результаты исследования, опубликованные в препринте августа 2026 года, демонстрируют среднюю вероятность успешного распознавания в 98,7% при выполнении алгоритма Гровера с четырьмя целями поиска. Это существенно превосходит предыдущий рекорд в 80,8%, установленный Университетом Штутгарта для 4-кубитной MBQC-системы на фотонном чипе.

Ключевым технологическим решением стала реализация высокоразмерного кодирования пути фотонов. Каждый фотон проходит через 16 отдельных волноводных траекторий на стандартной кремний-на-изоляции (SOI) платформе, что позволяет кодировать четырёхуровневый квдит, эквивалентный четырём квбитам. Таким образом, архитектура из четырёх фотонов обеспечивает 16-кубитное состояние Гринбергера-Хорна-Зайлера (GHZ) и кластерное состояние, снижая требования к многократным совпадениям фотонов с экспоненциального порядка O(2^16) до O(2^4).

Экспериментальная установка включает четыре слоя интерферометров Маха-Цендера и термооптических фазовых сдвигателей, реализующих адаптивные измерения с обратной связью в реальном времени. При этом подтверждена подлинная многопартитная запутанность как минимум десяти из шестнадцати кодируемых квбит.

Отмечается, что использование высокоразмерного кодирования снижает проблему совпадения фотонов, но усиливает потери из-за затухания — потеря одного фотона означает утрату информации сразу о четырёх квбитах. Итоги эксперимента ещё проходят формальную рецензию для подтверждения показателей передачи и метрик запутанности.

Если результаты подтвердятся, это станет важным шагом для развития фотонных квантовых вычислительных архитектур, ориентированных на слияние (fusion-based quantum computing), которые активно исследуются в мировом сообществе квантовых аппаратных разработчиков.

По данным Quantum Computing Report.