十四個光子有效糾纏首次實(shí)現(xiàn) 為制造新型量子計(jì)算機(jī)奠定基礎(chǔ)

來源: 科技日報(bào) 2022-09-01 15:49:59

德國物理學(xué)家在最新一期《自然》雜志上撰文稱，他們已經(jīng)設(shè)法以一種確定的方式，讓14個光子有效地發(fā)生糾纏，這是迄今實(shí)驗(yàn)室獲得的最多的糾纏光子數(shù)量。

量子力學(xué)中一個著名原理就是量子糾纏：兩個處于糾纏狀態(tài)的粒子就像有“心靈感應(yīng)”，無論相隔多遠(yuǎn)，一個粒子的狀態(tài)發(fā)生變化，另一個也會隨之改變，愛因斯坦稱之為“鬼魅般的超距作用”。

最新研究第一作者、馬克斯·普朗克量子光學(xué)研究所博士生菲利普·托馬斯說：“光子，即光的粒子，特別適合于量子糾纏，因?yàn)樗鼈儚谋举|(zhì)上來說很堅(jiān)固，易于操作，我們首次以確定的方式讓多達(dá)14個光子發(fā)生了糾纏。”

托馬斯解釋道，最新實(shí)驗(yàn)的訣竅是讓一個原子發(fā)射出光子，并以一種非常特殊的方式讓光子交織在一起。為做到這一點(diǎn)，他們將一個銣原子放置在一個光腔(一種電磁波的回音室)的中心。使用一定頻率的激光，他們可精確地確定原子的狀態(tài)，并通過使用額外的控制脈沖，特別觸發(fā)了與原子量子態(tài)糾纏的光子的發(fā)射。通過上述方式，他們創(chuàng)建出一個由多達(dá)14個輕粒子組成的鏈，這些粒子通過原子旋轉(zhuǎn)相互糾纏，并進(jìn)入理想狀態(tài)。

不僅是糾纏光子的數(shù)量多，且這些光子發(fā)生糾纏的方式也與傳統(tǒng)方法大不相同。托馬斯解釋說：“因?yàn)楣庾渔溣蓡蝹€原子產(chǎn)生，所以它可以確定的方式產(chǎn)生。”

最新研究使用的方法讓科學(xué)家們可產(chǎn)生任意數(shù)量的糾纏光子，有助未來實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展的量子計(jì)算，或許也可應(yīng)用于量子通信等領(lǐng)域。由于散射和吸收等光學(xué)效應(yīng)，光在光纖內(nèi)傳播時(shí)會出現(xiàn)損失，這限制了數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x。使用新方法，量子信息可被封裝在糾纏的光子內(nèi)，在一定程度降低了光損失，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離安全通信。(科技日報(bào)記者劉霞)

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