當(dāng)兩個(gè)量子粒子相互連接時(shí)，即使相距數(shù)百萬(wàn)英里，也會(huì)發(fā)生量子糾纏——或者阿爾伯特·愛(ài)因斯坦曾經(jīng)稱(chēng)之為“遠(yuǎn)距離的幽靈行動(dòng)”。對(duì)一個(gè)粒子的任何觀察都會(huì)影響另一個(gè)粒子，就好像它們?cè)谙嗷ソ涣饕粯�。�?dāng)這種糾纏涉及光子時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)有趣的可能性，包括糾纏光子的頻率，其帶寬是可以控制的。

羅切斯特大學(xué)的研究人員利用他們?cè)凇段锢碓u(píng)論快報(bào)》中描述的薄膜納米光子器件，產(chǎn)生了令人難以置信的大帶寬。

羅切斯特大學(xué)林強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室的研究人員利用上圖所示的薄膜納米光子裝置，生成了糾纏光子的"超寬帶"帶寬記錄。

這一突破，可能提高了計(jì)量學(xué)和傳感實(shí)驗(yàn)的靈敏度和分辨率，包括光譜學(xué)、非線(xiàn)性顯微鏡和量子光學(xué)相干斷層掃描用于信息處理和通信的量子網(wǎng)絡(luò)中信息的高維編碼。電氣和計(jì)算機(jī)工程教授林強(qiáng)說(shuō)：“這項(xiàng)工作代表了在納米光子芯片上產(chǎn)生超寬帶量子糾纏的重大飛躍，它展示了納米技術(shù)在開(kāi)發(fā)用于通信、計(jì)算和傳感的未來(lái)量子設(shè)備方面的力量。”

不用在帶寬和亮度之間進(jìn)行權(quán)衡

迄今為止，用于產(chǎn)生寬帶光糾纏的大多數(shù)設(shè)備都采用將塊狀晶體分成小部分，每個(gè)部分的光學(xué)特性略有不同，每個(gè)部分都產(chǎn)生不同頻率的光子對(duì)。然后將這些頻率加在一起以提供更大的帶寬。

林強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室的博士生烏斯曼賈維德（Usman Javid）說(shuō)：“這是非常低效的，代價(jià)是光子的亮度和純度降低”。在這些設(shè)備中，在生成的光子對(duì)的帶寬和亮度之間總會(huì)有一個(gè)權(quán)衡，必須在兩者之間做出選擇。我們用我們的色散工程技術(shù)完全規(guī)避了這種權(quán)衡，以獲得兩者：一個(gè)創(chuàng)紀(jì)錄的高帶寬和創(chuàng)紀(jì)錄的高亮度。

由林強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)建的薄膜鈮酸鋰納米光子器件使用兩側(cè)帶有電極的單個(gè)波導(dǎo)。根據(jù) Javid 的說(shuō)法，塊狀器件的寬度可以達(dá)到幾毫米，而薄膜器件的厚度為 600 納米——其橫截面面積比塊狀晶體小一百萬(wàn)多倍。這使得光的傳播對(duì)波導(dǎo)的尺寸極為敏感。

事實(shí)上，即使是幾納米的變化也會(huì)導(dǎo)致通過(guò)它傳播的光的相位和群速度發(fā)生顯著變化。因此，研究人員的薄膜設(shè)備可以精確控制對(duì)生成過(guò)程進(jìn)行動(dòng)量匹配的帶寬。Javid說(shuō)：​“然后，我們可以解決一個(gè)參數(shù)優(yōu)化問(wèn)題來(lái)找到最大化這個(gè)帶寬的幾何形狀”。

Javid說(shuō)：“該設(shè)備已準(zhǔn)備好用于實(shí)驗(yàn)，但僅限于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境。為了在商業(yè)上使用，需要更有效和更具成本效益的制造工藝。盡管鈮酸鋰是光基技術(shù)的重要材料，但鈮酸鋰的制造仍處于起步階段，需要一段時(shí)間才能成熟到具有經(jīng)濟(jì)意義�！�

其他合作者包括電氣與計(jì)算機(jī)工程系的Jingwei Ling、Mingxiao Li 和Yang He，以及光學(xué)研究所的Jeremy Staffa，他們都是研究生。楊鶴是博士后研究員。

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