全球聚焦:科学家开发出能产生量子纠缠光子网的超薄超表面

时间:2022-09-15 15:32:34 来源: cnBeta.COM



(资料图片仅供参考)

量子纠缠是一种听起来非常奇怪的现象,两个粒子通过纠缠来操纵一个粒子的现象可以立即影响其伙伴--无论它们之间的距离有多远。这就构成了量子计算和量子加密等新兴技术的基础。然而问题是,生成纠缠在一起的光子群可能非常棘手,并且通常是通过大型激光器阵列、专门的晶体和其他光学设备来完成。但桑迪亚和马克斯-普朗克团队有一个更简单的设置--超表面。

这些设备的作用有点像透镜,其以一种非常可控的方式操纵通过的光线。但超表面并不是利用它们的曲线和厚度来这样做的,而是被精确地蚀刻了纳米级的结构,以根据手头的任务来改变光线--包括捕获原子--进而在图像中捕捉更清晰的颜色甚至产生全息图。最重要的是,超表面可以在比以往技术小得多的设备中实现。

在这项研究中,该团队的超表面采取了超薄玻璃片的形式,上面覆盖着由半导体材料砷化镓制成的纳米结构。当激光穿过超表面时,一些从另一侧出来的光子会以纠缠对的形式出现。并且不是一次只有一对而是整个纠缠的光子网。该团队称,这通常需要一整个实验室的设备来完成。

这项研究的首席研究员Igal Brener指出:“当这种多纠缠需要超过两或三对时,它是相当复杂的并有点难以解决。这些非线性超表面基本上在一个样品中实现了这一任务,而在以前,这需要令人难以置信的复杂的光学设置。”

能够一次性诱导光子组中的量子纠缠可能会在量子计算机、加密、通信和光学领域得到广泛应用。不过在这之前,该团队表示,在提高超表面的效率方面还有更多工作要做。


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