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天天訊息:微波和光學光子首次實現(xiàn)糾纏


(資料圖片僅供參考)

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(yè)大學的研究人員在最新一期《科學》雜志發(fā)表論文稱,他們首次將低能微波與高能光學光子糾纏在一起。兩個光子的這種糾纏量子態(tài)是通過室溫鏈路連接超導量子計算機的基礎,這對擴展現(xiàn)有的量子硬件、實現(xiàn)與其他量子計算平臺的互連,以及新型量子增強遙感應用都具有重大影響。

單個微波光子其實是處理器內(nèi)超導量子比特之間的信息載體,不適合在處理器之間的室溫環(huán)境發(fā)送。因為熱量會對糾纏等量子特性產(chǎn)生破壞,使量子比特不能計算。鑒于此,為了保持功能,量子計算機必須將量子比特與環(huán)境隔離,在真空中將其冷卻到極低的溫度。

對于超導量子比特來說,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。但問題在于,即使是少量的熱量,也很容易干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:一種由非線性晶體制成的光學諧振器,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并增強這種相互作用。

他們使用激光在幾分之一微秒內(nèi)將數(shù)十億個光學光子發(fā)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:一個光學光子的能量僅比原始光子少一點,而一個微波光子的能量低得多。研究人員成功建造了一個體積更大的超導裝置,不僅能避免對超導性的破壞,還有助于更有效地冷卻設備并在光學激光脈沖的短時間內(nèi)保持低溫。

研究人員表示,此次突破在于離開設備的兩個光子——光學光子和微波光子相互糾纏在了一起。他們通過測量兩個光子電磁場的量子漲落之間的相關性,對新研究加以證實,這種相關性比經(jīng)典物理學所能解釋的還要強。

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