十四個光子有效糾纏首次實現 為制造新型量子計算機奠定基礎

德國物理學家在最新一期《自然》雜志上撰文稱，他們已經設法以一種確定的方式，讓14個光子有效地發生糾纏，這是迄今實驗室獲得的最多的糾纏光子數量。

量子力學中一個著名原理就是量子糾纏：兩個處于糾纏狀態的粒子就像有“心靈感應”，無論相隔多遠，一個粒子的狀態發生變化，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，因為它們從本質上來說很堅固，易于操作，我們首次以確定的方式讓多達14個光子發生了糾纏。”

托馬斯解釋道，最新實驗的訣竅是讓一個原子發射出光子，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，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，并通過使用額外的控制脈沖，特別觸發了與原子量子態糾纏的光子的發射。通過上述方式，他們創建出一個由多達14個輕粒子組成的鏈，這些粒子通過原子旋轉相互糾纏，并進入理想狀態。

不僅是糾纏光子的數量多，且這些光子發生糾纏的方式也與傳統方法大不相同。托馬斯解釋說：“因為光子鏈由單個原子產生，所以它可以確定的方式產生。”

最新研究使用的方法讓科學家們可產生任意數量的糾纏光子，有助未來實現可擴展的量子計算，或許也可應用于量子通信等領域。由于散射和吸收等光學效應，光在光纖內傳播時會出現損失，這限制了數據傳輸的距離。使用新方法，量子信息可被封裝在糾纏的光子內，在一定程度降低了光損失，并實現遠距離安全通信。(科技日報記者 劉霞)

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