多光子干涉網(wǎng)絡(luò)

由維也納大學(xué)的菲利普-瓦爾特(Philip Walther)領(lǐng)導(dǎo)的國際研究人員合作，在量子技術(shù)領(lǐng)域取得了重大突破，利用一種新型資源節(jié)約型平臺成功演示了多個(gè)單光子之間的量子干涉。這項(xiàng)發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)上的工作代表了光量子計(jì)算領(lǐng)域的顯著進(jìn)步，為更多可擴(kuò)展的量子技術(shù)鋪平了道路。

光子之間的干涉是量子光學(xué)的基本現(xiàn)象，是光量子計(jì)算的基石。它涉及利用光的特性(如光的波粒二象性)來誘發(fā)干涉模式，從而實(shí)現(xiàn)量子信息的編碼和處理。

在傳統(tǒng)的多光子實(shí)驗(yàn)中，通常采用空間編碼，即在不同的空間路徑上操縱光子以誘發(fā)干涉。這些實(shí)驗(yàn)需要復(fù)雜的裝置和眾多的組件，因此資源密集且難以擴(kuò)展。

相比之下，由維也納大學(xué)、米蘭理工大學(xué)和布魯塞爾自由大學(xué)科學(xué)家組成的國際團(tuán)隊(duì)選擇了基于時(shí)間編碼的方法。這種技術(shù)操縱的是光子的時(shí)域而非空間統(tǒng)計(jì)。

為了實(shí)現(xiàn)這種方法，他們在維也納大學(xué)的克里斯蒂安-多普勒實(shí)驗(yàn)室利用光纖環(huán)路開發(fā)了一種創(chuàng)新架構(gòu)。這種設(shè)計(jì)可以重復(fù)使用相同的光學(xué)元件，以最少的物理資源實(shí)現(xiàn)高效的多光子干涉。

第一作者Lorenzo Carosini解釋說：“在我們的實(shí)驗(yàn)中，我們觀測到了多達(dá)八個(gè)光子之間的量子干涉，超過了大多數(shù)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)的規(guī)模。得益于我們方法的多功能性，干涉模式可以重新配置，實(shí)驗(yàn)規(guī)模也可以擴(kuò)大，而無需改變光學(xué)裝置。”

研究結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的空間編碼方法相比，所實(shí)現(xiàn)的架構(gòu)具有顯著的資源效率，為更易獲得和可擴(kuò)展的量子技術(shù)鋪平了道路。

審核編輯 黃宇