產生量子糾纏的設備通常體積龐大，且每次只能產生一對糾纏光子。現在，科學家們發明了一種厚度約為一便士三分之一的裝置，它不僅可以成對產生復雜的糾纏光子網，還可以將多對糾纏光子連在一起。本發明不僅可以大大簡化量子技術所需的設置，而且有助于支持更復雜的量子應用。

據了解，產生糾纏光子的常見方法是將光束照射到一個特殊的“非線性晶體”上。每個晶體都可以將一個光子分裂成兩個能量較低、波長較長的糾纏光子。

“傳統的糾纏光子產生技術并不靈活，它們只能在通常非常窄的特定波長范圍內產生光子對，”合著者Maria Chekhova說，她是德國埃爾朗根馬普科學研究所的物理學家。這種窄帶寬會限制通信速率。

此外，Chekhova補充道，產生糾纏光子的標準方法最終決定了糾纏光子的許多特性，如波長和偏振。她解釋說，如果想進一步操縱這些特征，就需要更多的設備。另外，非線性晶體通常體積較大。對于需要許多糾纏光子的應用來說，這可能很麻煩。“一個量子計算源需要數十或數百個體積龐大的晶體，”研究共同發起人、Albuquerque Sandia國家實驗室集成納米技術中心的物理學家Igal Brener說。

科學家們現在發現，只有大約半毫米厚的設備就足夠了。這些設備是亞表面，表面覆蓋著大量的微觀柱子。Brener說：“我們只需要將一個或多個激光聚焦到一個平坦的樣品上，其余的都由亞表面完成。”

每一個亞表面都由一個500微米厚的玻璃表面組成，表面覆蓋著砷化鎵結構，每個亞表面都類似于約300納米寬的立方體，上面刻有缺口。調整每個亞表面納米結構的組成、結構和位置的方式可以幫助科學家控制落在器件上的光的許多特征。

將激光束照射到這些亞表面上會導致糾纏光子出現。Brener說：“原則上，一個亞表面可以產生幾種類型的糾纏光子對。使用多光子對創建更復雜的量子狀態可以帶來進行量子計算、傳感、加密等的新方法或更有效的方法。”

此外，亞表面可以操縱一系列糾纏光子的特征，“但我們還并沒有探索那個自由度，”Brener說，“機會是巨大的，我們還只觸及了表面。”

目前，這些亞表面的效率較低。Chekhova說：“我們的速率不到每秒一對，而標準晶體的速率為每秒數十萬對。” 然而，她指出，進一步改進設備可能會將效率提高至少千倍。