微波和光學光子首次實現糾纏
科技日報北京5月18日電 (記者張夢然)奧地利科學技術研究所、維也納科技大學和德國慕尼黑工業大學的研究人員在最新一期《科學》雜(za)誌(zhi)發(fa)表(biao)論(lun)文(wen)稱(cheng),他(ta)們(men)首(shou)次(ci)將(jiang)低(di)能(neng)微(wei)波(bo)與(yu)高(gao)能(neng)光(guang)學(xue)光(guang)子(zi)糾(jiu)纏(chan)在(zai)一(yi)起(qi)。兩(liang)個(ge)光(guang)子(zi)的(de)這(zhe)種(zhong)糾(jiu)纏(chan)量(liang)子(zi)態(tai)是(shi)通(tong)過(guo)室(shi)溫(wen)鏈(lian)路(lu)連(lian)接(jie)超(chao)導(dao)量(liang)子(zi)計(ji)算(suan)機(ji)的(de)基(ji)礎(chu),這(zhe)對(dui)擴(kuo)展(zhan)現(xian)有(you)的(de)量(liang)子(zi)硬(ying)件(jian)、實現與其他量子計算平台的互連,以及新型量子增強遙感應用都具有重大影響。
單dan個ge微wei波bo光guang子zi其qi實shi是shi處chu理li器qi內nei超chao導dao量liang子zi比bi特te之zhi間jian的de信xin息xi載zai體ti,不bu適shi合he在zai處chu理li器qi之zhi間jian的de室shi溫wen環huan境jing發fa送song。因yin為wei熱re量liang會hui對dui糾jiu纏chan等deng量liang子zi特te性xing產chan生sheng破po壞huai,使shi量liang子zi比bi特te不bu能neng計ji算suan。鑒jian於yu此ci,為wei了le保bao持chi功gong能neng,量liang子zi計ji算suan機ji必bi須xu將jiang量liang子zi比bi特te與yu環huan境jing隔ge離li,在zai真zhen空kong中zhong將jiang其qi冷leng卻que到dao極ji低di的de溫wen度du。
對於超導量子比特來說,它們要與微小電流一起工作,這些電流以每秒大約一百億次的頻率在電路中來回移動。它們使用微波光子(光粒子)相互作用。但問題在於,即使是少量的熱量,也很容易幹擾單個微波光子及其量子特性。
研究人員使用了一種特殊的電光設備:一種由非線性晶體製成的光學諧振器,它會在存在電場的情況下改變其光學特性。超導腔容納這種晶體並增強這種相互作用。
他們使用激光在幾分之一微秒內將數十億個光學光子發送到電光晶體中。通過這種方式,一個光學光子分裂成一對新的糾纏光子:一(yi)個(ge)光(guang)學(xue)光(guang)子(zi)的(de)能(neng)量(liang)僅(jin)比(bi)原(yuan)始(shi)光(guang)子(zi)少(shao)一(yi)點(dian),而(er)一(yi)個(ge)微(wei)波(bo)光(guang)子(zi)的(de)能(neng)量(liang)低(di)得(de)多(duo)。研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)成(cheng)功(gong)建(jian)造(zao)了(le)一(yi)個(ge)體(ti)積(ji)更(geng)大(da)的(de)超(chao)導(dao)裝(zhuang)置(zhi),不(bu)僅(jin)能(neng)避(bi)免(mian)對(dui)超(chao)導(dao)性(xing)的(de)破(po)壞(huai),還(hai)有(you)助(zhu)於(yu)更(geng)有(you)效(xiao)地(di)冷(leng)卻(que)設(she)備(bei)並(bing)在(zai)光(guang)學(xue)激(ji)光(guang)脈(mai)衝(chong)的(de)短(duan)時(shi)間(jian)內(nei)保(bao)持(chi)低(di)溫(wen)。
研究人員表示,此次突破在於離開設備的兩個光子——光guang學xue光guang子zi和he微wei波bo光guang子zi相xiang互hu糾jiu纏chan在zai了le一yi起qi。他ta們men通tong過guo測ce量liang兩liang個ge光guang子zi電dian磁ci場chang的de量liang子zi漲zhang落luo之zhi間jian的de相xiang關guan性xing,對dui新xin研yan究jiu加jia以yi證zheng實shi,這zhe種zhong相xiang關guan性xing比bi經jing典dian物wu理li學xue所suo能neng解jie釋shi的de還hai要yao強qiang。
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