日本京都大学和广岛大学的研究团队成功实现了一种能够识别三光子W态的纠缠测量方法，这是继GHZ态纠缠测量提出25年后，首次针对W态实现此类测量。W态是多光子纠缠的一种主要类型，此前一直无法通过单次纠缠测量加以识别。

量子纠缠是量子世界中最奇特的特征之一，它描述光子等粒子之间深度关联，使得系统必须作为整体处理。这一观点与经典物理中每个粒子独立存在的观念冲突。纠缠已成为量子计算、量子通信和量子隐形传态等未来技术的核心要素。要构建这些技术，科学家需要可靠的方法准确判断制造出的纠缠态类型。标准方法量子层析虽然可以估算量子态，但随着光子数量增加，所需测量数量急剧增长，造成严重瓶颈。而纠缠测量能够一次性识别特定纠缠态，此前科学家已对GHZ态实现此类测量，但W态一直未能突破。

研究团队关注W态的循环移位对称性，利用这一特性提出了光子量子电路，可对任意数量光子的W态执行量子傅里叶变换，将隐藏结构转化为可测量信号。他们使用高度稳定的光学量子电路构建了针对三光子的器件，该系统能够在没有主动控制的情况下长时间运行。研究人员将三个单光子以精心选择的偏振态注入器件，器件成功区分了不同类型的3光子W态，每个W态代表三个入射光子之间的特定非经典关联。团队还评估了纠缠测量的保真度，即输入为纯W态时器件给出正确结果的概率。

“在针对GHZ态的纠缠测量最初提出超过25年后，我们终于也获得了针对W态的纠缠测量，并针对三光子W态进行了真实的实验演示，”通讯作者竹内繁树表示。这一成就可能推动量子隐形传态、新型量子通信协议以及基于测量的量子计算的发展。竹内说：“为了加速量子技术的研究与开发，加深对基本概念的理解以提出创新想法至关重要。”该工作将量子通信和光子量子系统从实验室演示推向更可扩展的平台。2025年W态研究之后，领域内持续取得进展：2025年底研究人员利用来自不同量子点的光子实现全光子量子隐形传态；2026年另一个团队报告了集成光子芯片能生成、操纵和测量多部分簇态纠缠；同年研究人员在纽约光纤电缆上测试三节点量子网络，利用纠缠交换连接量子链路。这些进展凸显了精确纠缠测量的长期需求。京都大学和广岛大学团队计划将方法扩展到更大、更一般的多光子纠缠态，并开发用于纠缠测量的片上光子量子电路。

出版详情：标题：《Quantum breakthrough could revolutionize teleportation and computing》；发表于：《Science Advances》(2025)；期刊信息: Science Advances