为了构建通用量子计算机，量子受控非门（CNOT gate）是必不可少的核心组成元件。其功能是根据控制比特的状态来改变目标比特的响应，再结合单比特量子门操作，有望扩展为超大规模从而实现任意功能量子信息处理系统。近年来，多个研究团队先后在不同平台演示了CNOT门。然而，现有CNOT门尺寸过大，难以满足未来复杂量子信息处理系统的发展需求。因此，如何实现超小尺寸CNOT门成为在全球范围内广受关注的核心问题。
为此，浙江大学光电学院/现代光学仪器国家重点实验室戴道锌教授团队和中科大郭光灿院士团队任希锋教授课题组合作研究，提出基于密集波导超晶格阵列的硅基片上CNOT门，通过亚波长尺度光场局域和光场耦合特性的精细调控，构建并实现了世界上最小尺寸的新一代片上集成CNOT门。其尺寸仅4.8×4.45 μm2 (λ@1550nm)，相比于传统介质波导CNOT门降低了10000倍以上，大幅提高了集成度。研究团队进一步研制了片上量子态制备及分析系统，测试表明该CNOT门保真度达0.925±0.008。此项工作为实现大规模量子信息处理系统提供了核心基础器件。
该工作近期发表于顶级物理期刊Physical Review Letters，共同第一作者为浙江大学张明博士和中科大冯兰天博士，通讯作者为浙江大学戴道锌教授及中科大任希锋教授。
论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.126.130501
(a)
(b)
图1. (a) 所研制的硅基片上CNOT门芯片及其测试系统；(b) 已报道CNOT门之比较。
