隨著數(shù)字革命已成為主流，量子計(jì)算和量子通信在該領(lǐng)域的關(guān)注度迅速上升。量子現(xiàn)象使增強(qiáng)的測(cè)量技術(shù)以及使用新方法的科學(xué)進(jìn)步的可能性，引起了全世界研究人員的特別關(guān)注。

最近，坦佩雷大學(xué)的兩位研究人員，羅伯特·菲克勒（Robert Fickler）助理教授和博士研究員馬庫(kù)斯·�？�馬基證明，可以使用光子的空間形狀以近乎完美的方式控制雙光子干涉。他們的研究發(fā)現(xiàn)最近發(fā)表在著名的《物理評(píng)論快報(bào)》上。

使用多個(gè)連續(xù)無(wú)損耗調(diào)制來(lái)操縱光子的空間結(jié)構(gòu)所使用方法的概念圖

馬庫(kù)斯·�？�馬基解釋說(shuō)：“我們的報(bào)告顯示了如何使用復(fù)雜的光整形方法使兩個(gè)量子光以新穎且易于調(diào)整的方式相互干擾�！�

單光子（光的單位）可以具有高度復(fù)雜的形狀，這對(duì)于量子技術(shù)（例如量子密碼技術(shù)，超靈敏測(cè)量或量子增強(qiáng)的計(jì)算任務(wù)）是有益的。為了利用這些所謂的結(jié)構(gòu)化光子，使它們干擾其他光子至關(guān)重要。

“基本上所有量子技術(shù)應(yīng)用中的一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)是以更復(fù)雜和可靠的方式提高操作量子態(tài)的能力。在光子量子技術(shù)中，這項(xiàng)任務(wù)涉及改變單個(gè)光子的特性以及相互干擾多個(gè)光子�！� 該大學(xué)實(shí)驗(yàn)量子光學(xué)小組的負(fù)責(zé)人羅伯特·菲克勒（Robert Fickler）說(shuō)。

線性光學(xué)有希望為量子通信帶來(lái)解決方案

​從高維量子信息科學(xué)的角度來(lái)看，所展示的發(fā)展尤其有趣，在高維量子信息科學(xué)中，每個(gè)載波使用了不止一個(gè)比特的量子信息。這些更復(fù)雜的量子態(tài)不僅可以將更多的信息編碼到單個(gè)光子上，而且在各種情況下都具有更強(qiáng)的抗噪聲能力。​

​兩位研究人員提出的方法有望構(gòu)建新型線性光網(wǎng)絡(luò)。這為光子量子增強(qiáng)計(jì)算的新方案鋪平了道路。

馬庫(kù)斯·�？�馬基繼續(xù)說(shuō)：“我們的實(shí)驗(yàn)證明，將兩個(gè)光子聚集成多個(gè)復(fù)雜的空間形狀是將結(jié)構(gòu)化光子應(yīng)用于各種量子計(jì)量和信息任務(wù)的關(guān)鍵的下一步�！�

​​研究人員現(xiàn)在的目標(biāo)是利用這種方法開(kāi)發(fā)新的量子增強(qiáng)傳感技術(shù)，同時(shí)探索更復(fù)雜的光子空間結(jié)構(gòu)，并為使用量子態(tài)的計(jì)算系統(tǒng)開(kāi)發(fā)新方法​。

“我們希望這些結(jié)果能夠激發(fā)對(duì)光子整形的基本極限進(jìn)行更多的研究。我們的發(fā)現(xiàn)也可能觸發(fā)新的量子技術(shù)的發(fā)展，例如改進(jìn)的耐噪聲量子通信或創(chuàng)新的量子計(jì)算方案，這些都受益于這種高維光子量子態(tài)�！绷_伯特·菲克勒（Robert Fickler）補(bǔ)充說(shuō)。

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