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
来源: 科技日报 2022-09-01 15:49:59
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。(科技日报记者 刘霞)
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