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35倍成功率 首個(gè)可編程光學(xué)量子存儲(chǔ)器問(wèn)世

2022-10-13 09:08:55來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 羊舌木 閱讀量：118 評(píng)論

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　　2022屆諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)“花落”量子力學(xué)，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給在量子糾纏實(shí)驗(yàn)方面具有重要貢獻(xiàn)的3名科學(xué)家。量子糾纏長(zhǎng)期是量子力學(xué)中最具爭(zhēng)議的問(wèn)題之一。量子糾纏是一種奇怪的量子力學(xué)現(xiàn)象，處于糾纏態(tài)的兩個(gè)量子不論相距多遠(yuǎn)都存在一種關(guān)聯(lián)，其中一個(gè)量子狀態(tài)發(fā)生改變，另一個(gè)的狀態(tài)會(huì)瞬時(shí)發(fā)生相應(yīng)改變。
 
　　愛因斯坦稱這一糾纏現(xiàn)象為“遠(yuǎn)距離的幽靈行動(dòng)”，它是量子物理學(xué)的一個(gè)基本組成部分。包含多個(gè)量子粒子的糾纏系統(tǒng)在實(shí)施量子算法方面有很大的好處，這些算法有可能被用于通信、數(shù)據(jù)安全或量子計(jì)算。量子信息研究興起以來(lái)，實(shí)現(xiàn)多粒子量子糾纏一直是量子物理實(shí)驗(yàn)研究的追求之一。
 
　　然而在以往，試圖糾纏兩個(gè)以上的粒子只會(huì)導(dǎo)致非常低效的糾纏產(chǎn)生。在某些情況下，如果研究人員想要將兩個(gè)粒子與其他粒子聯(lián)系起來(lái)，則需要漫長(zhǎng)的等待，因?yàn)榇龠M(jìn)這種糾纏的互連僅以有限的概率起作用。這意味著一旦下一個(gè)合適的粒子到達(dá)，光子就不再是實(shí)驗(yàn)的一部分，因?yàn)榇鎯?chǔ)量子比特狀態(tài)代表了一項(xiàng)重大的實(shí)驗(yàn)挑戰(zhàn)。
 
　　獲得多光子糾纏的傳統(tǒng)方法需要大量的光子源。每個(gè)源同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)糾纏光子對(duì)，這些光子隨后相互干涉。該過(guò)程是概率性的，因?yàn)槊恳徊絻H成功產(chǎn)生對(duì)糾纏，例如每20次嘗試一次。隨著越來(lái)越多的光子被嘗試糾纏，這種可能性會(huì)呈指數(shù)級(jí)下降。
 
　　日前，德國(guó)帕德博恩大學(xué)、烏爾姆大學(xué)的研究人員合作，開發(fā)了第一個(gè)可編程的光學(xué)緩沖量子存儲(chǔ)器，可在不同的模式——存儲(chǔ)模式、干涉模式和最終釋放模式之間動(dòng)態(tài)地來(lái)回切換。在實(shí)驗(yàn)裝置中，一個(gè)小的量子態(tài)可以被存儲(chǔ)，直到產(chǎn)生另一個(gè)狀態(tài)，然后兩者可以糾纏在一起。這使得一個(gè)大的、糾纏的量子態(tài)能夠逐個(gè)粒子地“成長(zhǎng)”。
 
　　通過(guò)這個(gè)可編程光學(xué)量子存儲(chǔ)器，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)制造了四光子和六光子糾纏態(tài)，使其比以前的任何實(shí)驗(yàn)都更有效率，成功率分別是傳統(tǒng)方法的9倍和35倍。相比之下，由德國(guó)研究人員進(jìn)行的有史以來(lái)最大的光子對(duì)糾纏由14個(gè)單獨(dú)的粒子組成；然而，創(chuàng)造這種狀態(tài)所花費(fèi)的時(shí)間要多得多。
 
　　可編程光學(xué)量子存儲(chǔ)器允許逐漸建立起越來(lái)越大的糾纏態(tài)，這比以前的任何方法都更可靠、更快、更有效。新的量子儲(chǔ)存器代表著一個(gè)新的里程碑，使離有用的量子技術(shù)的大型糾纏態(tài)的實(shí)際應(yīng)用越來(lái)越近了。并且新方法可與所有常見的光子對(duì)源相結(jié)合，這意味著利用該方法，其他領(lǐng)域科學(xué)家也能夠獲得幫助。
 
　　目前，研究成果以《通過(guò)主動(dòng)前饋和多路復(fù)用產(chǎn)生可擴(kuò)展的多光子糾纏態(tài)》為題，作為“編輯推薦”發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》期刊上。
 
　　(資料來(lái)源：科技日?qǐng)?bào))
 
　　原標(biāo)題：35倍成功率 首個(gè)可編程光學(xué)量子存儲(chǔ)器問(wèn)世
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