新闻资讯 · 2022年 8月 31日

【Telegram中文版】十四个光子有效纠缠首次实现,为制造新型量子计算机奠定基础【Telegram中文官网】

十四个光子有效纠缠首次实现,为制造新型量子计算机奠定基础

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在真空中设置光学谐振器。单个铷原子被置于支架内的锥形反射镜之间。图片来源:马克斯·普朗克量子光学研究所

科技日报记者 刘霞

德国物理学家在最新一期《自然》杂志上撰文称,他们已经设法以一种确定的方式,让14个光子有效地发生纠缠,这是迄今实验室获得的最多的纠缠光子数量。

量子力学中一个著名原理就是量子纠缠:两个处于纠缠状态的粒子就像有“心灵感应”,无论相隔多远,一个粒子的状态发生变化,另一个也会随之改变,爱因斯坦称之为“鬼魅般的超距作用”。

最新研究第一作者、马克斯·普朗克量子光学研究所博士生菲利普·托马斯说:“光子,即光的粒子,特别适合于量子纠缠,因为它们从本质上来说很坚固,易于操作,我们首次以确定的方式让多达14个光子发生了纠缠。”

托马斯解释道,最新实验的诀窍是让一个原子发射出光子,并以一种非常特殊的方式让光子交织在一起。为做到这一点,他们将一个铷原子放置在一个光腔(一种电磁波的回音室)的中心。使用一定频率的激光,他们可精确地确定原子的状态,并通过使用额外的控制脉冲,特别触发了与原子量子态纠缠的光子的发射。通过上述方式,他们创建出一个由多达14个轻粒子组成的链,这些粒子通过原子旋转相互纠缠,并进入理想状态。

不仅是纠缠光子的数量多,且这些光子发生纠缠的方式也与传统方法大不相同。托马斯解释说:“因为光子链由单个原子产生,所以它可以确定的方式产生。”

最新研究使用的方法让科学家们可产生任意数量的纠缠光子,有助未来实现可扩展的量子计算,或许也可应用于量子通信等领域。由于散射和吸收等光学效应,光在光纤内传播时会出现损失,这限制了数据传输的距离。使用新方法,量子信息可被封装在纠缠的光子内,在一定程度降低了光损失,并实现远距离安全通信。