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35倍成功率 首个可编程光学量子存储器问世
2022年10月12日 10:26:09
来源：化工仪器网 作者：羊舌木 点击量：4759
日前，德国帕德博恩大学、乌尔姆大学的研究人员合作，开发了第一个可编程的光学缓冲量子存储器，可在不同的模式——存储模式、干涉模式和最终释放模式之间动态地来回切换。
【化工仪器网 项目成果】2022届诺贝尔物理学奖“花落”量子力学，诺贝尔物理学奖颁发给在量子纠缠实验方面具有重要贡献的3名科学家。量子纠缠长期是量子力学中最具争议的问题之一。量子纠缠是一种奇怪的量子力学现象，处于纠缠态的两个量子不论相距多远都存在一种关联，其中一个量子状态发生改变，另一个的状态会瞬时发生相应改变。
爱因斯坦称这一纠缠现象为“远距离的幽灵行动”，它是量子物理学的一个基本组成部分。包含多个量子粒子的纠缠系统在实施量子算法方面有很大的好处，这些算法有可能被用于通信、数据安全或量子计算。量子信息研究兴起以来，实现多粒子量子纠缠一直是量子物理实验研究的追求之一。
然而在以往，试图纠缠两个以上的粒子只会导致非常低效的纠缠产生。在某些情况下，如果研究人员想要将两个粒子与其他粒子联系起来，则需要漫长的等待，因为促进这种纠缠的互连仅以有限的概率起作用。这意味着一旦下一个合适的粒子到达，光子就不再是实验的一部分，因为存储量子比特状态代表了一项重大的实验挑战。
获得多光子纠缠的传统方法需要大量的光子源。每个源同时产生一个纠缠光子对，这些光子随后相互干涉。该过程是概率性的，因为每一步仅成功产生对纠缠，例如每20次尝试一次。随着越来越多的光子被尝试纠缠，这种可能性会呈指数级下降。
日前，德国帕德博恩大学、乌尔姆大学的研究人员合作，开发了第一个可编程的光学缓冲量子存储器，可在不同的模式——存储模式、干涉模式和最终释放模式之间动态地来回切换。在实验装置中，一个小的量子态可以被存储，直到产生另一个状态，然后两者可以纠缠在一起。这使得一个大的、纠缠的量子态能够逐个粒子地“成长”。
通过这个可编程光学量子存储器，研究团队已经制造了四光子和六光子纠缠态，使其比以前的任何实验都更有效率，成功率分别是传统方法的9倍和35倍。相比之下，由德国研究人员进行的有史以来最大的光子对纠缠由14个单独的粒子组成；然而，创造这种状态所花费的时间要多得多。
可编程光学量子存储器允许逐渐建立起越来越大的纠缠态，这比以前的任何方法都更可靠、更快、更有效。新的量子储存器代表着一个新的里程碑，使离有用的量子技术的大型纠缠态的实际应用越来越近了。并且新方法可与所有常见的光子对源相结合，这意味着利用该方法，其他领域科学家也能够获得帮助。
目前，研究成果以《通过主动前馈和多路复用产生可扩展的多光子纠缠态》为题，作为“编辑推荐”发表在《物理评论快报》期刊上。
(资料来源：科技日报)
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