在通往有用量子技术的道路上取得的里程碑

尽管有时相距数千公里，但仍相互连接的微小粒子——阿尔伯特·爱因斯坦称其为“远距离幽灵般的动作”。 经典物理学定律无法解释的东西是量子物理学的基本部分。 像这样的纠缠可能发生在多个量子粒子之间，这意味着粒子的某些特性彼此密切相关。 包含多个量子粒子的纠缠系统在实现量子算法方面具有显着优势，这些算法有可能用于通信、数据安全或量子计算。

帕德博恩大学的研究人员一直在与乌尔姆大学的同事合作开发第一个可编程光学量子存储器。 该研究作为“编辑建议”发表在《物理评测快报》杂志上。

纠缠的光粒子

由帕德博恩大学物理系和光子量子系统研究所 (PhoQS) 的 Christine Silberhorn 教授领导的“集成量子光学”小组正在使用微小的光粒子或光子作为量子系统。 研究人员正在寻求在大国中尽可能多地纠缠。 他们与乌尔姆大学理论物理研究所的研究人员合作，现在提出了一种新方法。

以前，试图纠缠两个以上的粒子只会导致非常低效的纠缠产生。 如果研究人员想要将两个粒子与其他粒子联系起来，在某些情况下，这需要等待很长时间，因为促进这种纠缠的互连仅以有限的概率起作用，而不是在按一下按钮时。 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。

逐渐实现更大的纠缠

“我们现在开发了一种可编程的光学缓冲量子存储器，它可以在不同的模式之间动态地来回切换——存储模式、干涉模式和最终释放模式，”Silberhorn 解释说。 在实验装置中，可以存储一个小的量子态，直到产生另一个态，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“生长”。 Silberhorn 的团队已经使用这种方法来纠缠六个粒子，使其比以前的任何实验都更有效率。 相比之下，中国研究人员进行的有史以来最大的光子对纠缠由十二个单独的粒子组成。 然而，创建这种状态需要更多的时间，数量级。

量子物理学家解释说：“我们的系统允许逐渐建立越来越大的纠缠态——这比以前的任何方法都更可靠、更快、更有效。对我们来说，这代表着一个里程碑，让我们遥遥领先大纠缠态在有用的量子技术中的实际应用。” 新方法可以与所有常见的光子对源相结合，这意味着其他科学家也将能够使用该方法。

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材料 由…提供 帕德博恩大学. 注意：内容可能会根据样式和长度进行编辑。