近日，我院量子科学中心科研团队与华中科技大学吕新友教授合作，在波导量子电动力学与量子信息处理领域取得重要进展。相关成果以“Bound State in the Continuum and Multiple Atom State Transfer Applications in a Waveguide QED Setup”为题，于2026年8月10日发表于国际顶级物理学期刊 Physical Review Letters [Phys. Rev. Lett. 137, 073601 (2026)]。

量子态的高保真传输是构建量子网络和实现分布式量子信息处理的关键环节。针对传统方案往往依赖手性波导或非互易器件、且易受系统无序和耗散影响的问题，研究团队提出了一种基连续域中的束缚态（Bound State in the Continuum，BIC）的量子态传输新方案。

如图1所示，两组空间分离的原子阵列分别耦合到一维耦合谐振腔波导的不同位置。在量子干涉作用下，系统形成原子—光子混合的BIC，其光子部分被限制在两组原子之间并形成驻波。通过动态调控两端的原子—波导耦合，可以改变BIC中原子成分的空间分布，从而实现量子态在两组原子阵列之间的传输。该方案能够传输多个原子共同编码的未知量子态，并可推广至多激发情形。

图1 BIC介导的两组原子阵列之间量子态传输示意图

研究团队发展了非绝热量子态传输方案，在保持超过99%传输保真度的同时，将传输时间较绝热方案缩短约一个数量级。更重要的是，由于BIC具有长寿命和量子干涉保护特性，该方案对波导参数无序以及原子、谐振腔耗散均表现出较强鲁棒性。对于随机选取的未知输入态，平均传输保真度达到98.7%，如图2所示。

图2  BIC辅助非绝热量子态传输及其对无序和耗散的鲁棒性

该研究表明，BIC不仅是一类具有长寿命特征的特殊光—物质混合态，还可以作为具有内禀保护能力的量子信息传输资源。与依赖手性波导或非互易元件的传统方案相比，该方法可直接工作于双向波导，为复杂环境下高保真量子态传输和量子网络研究提供了新的思路。

我院量子科学中心博士生郭祥为本论文第一作者，王治海教授、邢海军博士和华中科技大学吕新友教授为论文通讯作者。量子科学中心刘昊迪教授、博士毕业生张晓君和翁铭竹、四川大学宾倩教授参与了部分讨论。研究工作得到国家自然科学基金、量子科学与技术创新项目等资助。

撰稿人：郭祥 

初审人：王治海 

复审人：张岩 

终审人：王中强