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光量子计算技术的突破:多个单光子间量子干涉获证

2024-04-23 来源:科技日报

由奥地利维也纳大学菲利普·瓦尔特领导的一个国际研究团队在量子技术方面取得重大突破:成功利用一种新型资源高效平台展示了多个单光子之间的量子干涉。发表在最新一期《科学进展》上的这项研究代表了光学量子计算领域的一大进步,为开发更具扩展性的量子技术铺平了道路。


基于光纤环路的资源高效型多光子处理器。
图片来源:物理学家组织网

光子之间的干涉是量子光学中一种基本现象,是光量子计算的关键。它涉及利用光的特性(例如波粒二象性)来诱导干涉图案,使编码和处理量子信息成为可能。

传统的多光子实验中通常采用空间编码,即在不同的空间路径上操纵光子来诱导干涉。然而,这些实验需要复杂的设置和众多组件,需要大量资源,并且在规模上具有挑战性。

相比之下,由维也纳大学、意大利米兰理工大学和比利时布鲁塞尔自由大学的科学家组成的国际团队选择了一种基于时间编码的方法。这项技术操纵的是光子的时间域,而不是它们的空间统计信息。

为了实现该方法,他们在维也纳大学克里斯蒂安多普勒实验室开发了一种使用光纤环路的创新架构。这种设计可以重复使用相同的光学元件,从而以最少的物理资源实现高效的多光子干涉。

论文第一作者洛伦佐·卡洛西尼解释说,在实验中,他们观察到了多达8个光子之间的量子干涉,超过了大多数现有实验的规模。由于该方法的多功能性,干涉图案可以重新配置,实验的规模也可以调整,同时光学设置还不会改变。

实验结果表明,与传统的空间编码方法相比,新方法所实现的架构具有更高的资源效率,为更广泛使用、易于访问和可扩展的量子技术打开了大门。


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