2026年3月26日——量子计算有望以快速、彻底且革命性的方式改变世界：它能用数秒时间解决经典计算机需耗时数年的难题，加速新药研发，创造可持续材料，优化复杂系统，并增强网络安全。这一切的实现依赖于量子比特（qubit），即经典比特的量子对应物，它能同时处于多种状态，从而实现一种全新的计算范式。

例如，假设需要安排1000辆卡车分别前往全国各地的1万个不同目的地。传统计算模型需逐个评估1000万条可能路线的效率，而量子模型却能瞬时评估所有数百万条路线。

与此同时，量子传感技术正在开辟精密测量的新前沿，推动超灵敏医学成像和导航系统等技术的发展——这些系统能探测重力或磁场的微小变化，使医生更早发现疾病，或让车辆在不依赖GPS的情况下导航。中佛罗里达大学（UCF）研究人员认为，光学与光子学可能是释放量子计算真正潜力的关键。

“要制造真正实用的量子计算机，我们需要对缺陷具有鲁棒性的复杂纠缠光态，”Andrea Blanco-Redondo教授表示。

作为CREOL光学与光子学院佛罗里达光子学卓越中心的讲席教授，她领导的量子硅光子学（QSP）研究团队致力于揭示光的基本经典与量子特性，这些认知对推进量子计算领域至关重要。

该团队关于“高维拓扑光子纠缠”的研究已发表于《科学》期刊，Blanco-Redondo与CREOL博士生Javad Zakery及前研究员Armando Perez-Leija（现任职于圣路易斯大学）作为主要研究者共同署名。

“纠缠态已被证明能同时提升量子计算和量子传感的性能，”Blanco-Redondo指出，“关键在于如何以可扩展的方式稳定生成这些量子纠缠光态。”

拓扑变革

拓扑模式是光在结构中传播的特殊方式，其存在由系统整体性质（而非局部特性）所保护，因此不受缺陷影响。超晶格就是能产生此类模式的典型结构。

Blanco-Redondo总结突破性发现：“我们实现了超晶格拓扑保护模式的纠缠。”

她解释道，单个光子可处于多重态的复杂叠加中，当两个这样的光子纠缠时，测量其中一个将决定另一个的状态。“它们之间存在量子关联，共享联合态，因此测量其一即可预知另一者的状态。”

虽然纠缠多个拓扑态曾被认为是理论极限，但该团队通过新方法实现了可扩展的复杂纠缠态生成，同时保持拓扑保护特性。

这意味着纠缠态不仅更具鲁棒性，还能编码更多量子信息——这对量子系统稳定性及规模化应用至关重要。

波导重构术

“复杂”不等于“繁琐”。研究团队通过重构硅光子波导阵列（即光传播的“家具布局”），在不增加系统复杂度的前提下，实现了多模式共定位的拓扑保护。“我们找到了一种波导排布方式，可支持多个共定位保护模式而非单一模式，”Blanco-Redondo表示。最终成果是显著提升了量子信息的稳健编码容量。

CREOL的协同创新

这是QSP团队继2025年《自然·材料》论文后，第二次登上顶级期刊。其发现展示了精确调控光态耗散（损耗）的平台，从而获得强健拓扑特性的方法。此时，CREOL参与的佛罗里达量子技术联盟（FAQT）正加速产业对接，旨在将佛罗里达打造为量子技术中心。在2026年CREOL工业联盟研讨会上，FAQT汇聚了学界、产业界和政府领袖，成为焦点。

“《科学》论文极大鼓舞了士气，”Blanco-Redondo谈到。随着CREOL教研力量持续壮大，这项研究有望在量子学界引发广泛关注，推动其量子飞跃计划（Quantum Leap Initiative）的发展——该计划致力于建设共享设施与协作环境，巩固CREOL在量子光学科学与应用的领先地位。同时作为UCF量子计划联合负责人，她表示：“我们正整合各领域专长，构建量子基础设施与能力，依托光学与光子学优势打造独特竞争力。”