回望量子百年峥嵘，从普朗克量子假说划破经典物理的阴霾，到量子技术从基础探索走向实用化，这场量子科技革命正重塑人类认知世界、改造世界的底层逻辑。以光子作为量子比特载体的光量子计算，通过精准调控光子偏振、路径等量子态实现高效并行计算，是量子科技走向实用化的核心赛道，更是解锁未来超级算力的关键支撑。面向未来，随着超级量子计算、量子精密测量、6G通信等领域加速突破与应用爆发，光量子计算将进一步成为衔接量子科学前沿与产业落地的核心桥梁。

在量子百年之际，联合姊妹刊重磅推出。本专题聚焦光量子技术与集成光子学的前沿进展，共收录了10篇文章，包括2篇综述论文与8篇原创论文，集中展示了密歇根大学、中国科学技术大学、中山大学、布里斯托大学等国内外知名高校在量子计算领域的的重要研究成果。该专题由佛罗里达大学Alexandr Krasnok教授和北京大学许秀来教授担任专题编辑。

光量子计算：从基础探索迈向工程化

光量子计算领域正从原理演示迈向工程化系统，从基础物理、器件架构到应用系统，光子量子计算正形成跨材料、跨器件、跨系统的融合生态，为未来量子信息科学发展指明方向。本次由Advanced Photonics及Advanced Photonics Nexus联合推出的Emerging Trends in Photonic Quantum Computing专题，内容涵盖覆盖量子机器学习、量子仿真、片上量子光源、量子频率转换、可重构光网络及量子安全通信等核心方向，系统呈现了从算法、核心器件到实用化系统的全链条创新成果，直面规模化非经典光源、低损耗可重构网络等关键挑战，呈现了从实验室走向产业落地的清晰路径。我们希望读者们能喜欢该专题，并从中获得帮助和启发。

—— Alexandr Krasnok、许秀来

综述文章

基于空间结构光的量子信息处理技术进展

英国赫瑞瓦特大学研究团队系统阐述了利用空间结构光实现高维量子信息处理的研究进展，提出了一种“自上而下”的新型光量子电路架构。该架构通过将目标电路嵌入高维光学系统，能够分离相位控制层与模式混合层，从而降低加工精度要求并突破平面几何限制。文章重点介绍了多平面光转换、复杂散射介质、多模光纤、多芯光纤等核心实现平台。其中，多平面光转换可实现高达55维的模式变换，支撑高维量子门与量子密钥分发；多模光纤借助随机模式混合特性，可构建可编程量子网络，实现多用户纠缠路由与交换。该综述对高维量子信息处理领域的研究与发展具有重要的指导与参考价值。

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连续变量集成量子光源推动量子计算规模化

山西大学苏晓龙教授团队系统梳理了基于铌酸锂、氮化硅和氧化硅等平台的连续变量量子光源研究进展，重点介绍单模压缩态、双模压缩态及多模纠缠态连续变量集成量子光源的实现方案及其核心性能指标，同时探讨了进一步提升压缩水平、扩展纠缠规模以及实现片上容错操控所面临的技术瓶颈，并对新材料体系、异构集成等未来发展路径进行了展望。

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研究文章

薄膜铌酸锂芯片上的电泵浦超高效量子频率转换

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含损耗与部分可区分量子光学电路的仿真理论、算法与应用

布里斯托大学研究团队针对含光学损耗、光谱不纯、光子部分可区分性的真实量子光学电路，提出了一套完整的理论、算法与数值工具，实现了粗粒化光子数分布、预报非高斯态密度矩阵计算量级的大幅加速；该方法可高效处理含内部模式（光谱/偏振等）的高斯态与Fock态，精准模拟噪声环境下Fock态、GKP量子纠错态等目标态的制备，并显著提升高斯玻色采样（GBS）的验证速度与精度，成功复现了Borealis量子实验的理论分布，进而为真实光量子处理器的仿真、标定与实验验证提供了可规模化的精确计算框架。研究结果推动了从原理演示走向可扩展、可制造、可验证真实光量子系统的发展进程。

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激光直写集成光子平台中用于量子信息处理的高性能外差接收器

帕多瓦大学、米兰理工大学联合研究团队利用飞秒激光微加工技术，在硼硅酸盐玻璃上制造出专用于连续变量量子信息处理的高性能集成外差接收器。该芯片实现了低于1.28 dB的低插入损耗、偏振不敏感操作以及超过73 dB的超高共模抑制比，并通过集成的热光移相器实现了对分束比和正交相位的精确可调谐控制。此外，研究团队还成功演示了安全生成速率达42.74 Gbit/s的源-设备无关量子随机数发生器和密钥速率达3.2 Mbit/s的连续变量量子密钥分发系统。研究结果为集成量子光子学的微纳加工提供了新的技术路径。

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自适应态注入光量子卷积神经网络（封面文章）

意大利萨皮恩扎大学联合法国索邦大学等研究团队，基于线性光学平台成功实现带自适应态注入的光量子卷积神经网络（PQCNN），依托量子点单光子源与8/12模可编程集成光子芯片，完成 4×4 像素二值图像分类任务。研究结果为量子机器学习、非线性玻色采样及安全分布式量子智能计算的发展开辟了新方向。

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面向AI 驱动数据中心的量子安全轻量化 DSP 数据传输架构

华中科技大学唐明、严思琦团队联合广西大学、中国科学技术大学研究团队，提出了一套面向AI数据中心的量子安全简化相干光互连架构，在实现大容量、低功耗的同时引入物理层级别的强安全保障，为下一代高容量、低功耗、量子安全的数据中心光互联提供了可工程化的完整方案。

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面向大规模可重构线性光学网络的高保真紧凑型拓扑架构

中山大学余思远教授团队提出了一种基于对称马赫-曾德尔干涉仪（SMZI）的全新紧凑型拓扑架构，可用于构建大规模可重构线性光网络。与现有Clements、Diamond和Bokun等架构相比，该方案通过引入额外干涉仪来强制实现均匀的损耗分布，成功将光学损耗与功率比解耦，从而在理论上达到了100%的矩阵变换保真度，此外，该架构还有效解决了传统架构中因差分路径损耗累积导致的外围端口与中心端口损耗不均的固有问题，在所有输出端口上实现了均匀的插入损耗分布。该架构还提供了直接的监控路径以支持精确校准，且所需干涉仪数量仅为，兼顾了高保真度、可扩展性和紧凑性，进而为未来容错光子计算系统的发展奠定了重要基础。

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无序调控的集成量子行走及其非经典关联增强效应

中国科学技术大学任希锋教授团队基于可编程硅基集成光子芯片，实现了12步双光子离散时间量子行走，并系统探究了无序对量子输运与非经典关联的调控作用。实验通过精准调控静态与动态无序，观测到安德森局域化、弹道输运、超扩散及经典扩散等多种输运行为，揭示了无序并非单纯的损耗因素，反而能通过局域化压缩波包、增强光子重叠与干涉，显著提升双光子聚束效应与非经典关联。结果显示，无序可使经典不等式最大破缺达到69个标准差，由此证明了无序能有效增强量子关联。该工作首次在大规模集成量子行走芯片上验证了无序增强非经典关联的新机制，研究结果为量子模拟、量子传感和光量子计算的实用化发展提供了可扩展、可编程的集成解决方案。

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基于薄膜氮化硅光子集成芯片实现生成压缩光

美国密歇根大学张哲深教授团队围绕薄膜氮化硅光子集成芯片实现压缩光产生展开研究。研究团队基于正常群速度色散的薄膜氮化硅微环谐振器，通过单泵浦自发四波混频，在芯片上成功产生双模压缩真空态，直接测得正交压缩度为−2.1 dB，反压缩7.1 dB，结合系统效率推算片上压缩可达−11.5 dB。团队建立完整理论模型，精准解释量子过程与色散效应，证实正常色散下仍可高效产生压缩光。该器件采用超低损耗波导与欧拉弯结构，芯片耦合效率约75%，逃逸效率超95%，在约175 mW片上泵浦功率下实现最优压缩，带宽超500 MHz。实验突破了厚膜氮化硅的制备与耦合瓶颈，验证了薄膜氮化硅在室温、片上、稳定产生非经典光场的可行性，不仅可兼容标准的半导体制造流程，还为量子传感、通信与可扩展量子信息处理系统提供了实用化路径。

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