由奧地利維也納大學(xué)菲利普·瓦爾特領(lǐng)導(dǎo)的一個國際研究團(tuán)隊(duì)在量子技術(shù)方面取得重大突破：成功利用一種新型資源高效平臺展示了多個單光子之間的量子干涉。發(fā)表在最新一期《科學(xué)進(jìn)展》上的這項(xiàng)研究代表了光學(xué)量子計(jì)算領(lǐng)域的一大進(jìn)步，為開發(fā)更具擴(kuò)展性的量子技術(shù)鋪平了道路。

光子之間的干涉是量子光學(xué)中一種基本現(xiàn)象，是光量子計(jì)算的關(guān)鍵。它涉及利用光的特性（例如波粒二象性）來誘導(dǎo)干涉圖案，使編碼和處理量子信息成為可能。

圖片:b15d4f11e8314388ad47ab43ab74432b.jpg

基于光纖環(huán)路的資源高效型多光子處理器

傳統(tǒng)的多光子實(shí)驗(yàn)中通常采用空間編碼，即在不同的空間路徑上操縱光子來誘導(dǎo)干涉。然而，這些實(shí)驗(yàn)需要復(fù)雜的設(shè)置和眾多組件，需要大量資源，并且在規(guī)模上具有挑戰(zhàn)性。

相比之下，由維也納大學(xué)、意大利米蘭理工大學(xué)和比利時布魯塞爾自由大學(xué)的科學(xué)家組成的國際團(tuán)隊(duì)選擇了一種基于時間編碼的方法。這項(xiàng)技術(shù)操縱的是光子的時間域，而不是它們的空間統(tǒng)計(jì)信息。

為了實(shí)現(xiàn)該方法，他們在維也納大學(xué)克里斯蒂安多普勒實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了一種使用光纖環(huán)路的創(chuàng)新架構(gòu)。這種設(shè)計(jì)可以重復(fù)使用相同的光學(xué)元件，從而以最少的物理資源實(shí)現(xiàn)高效的多光子干涉。

論文第一作者洛倫佐·卡洛西尼解釋說，在實(shí)驗(yàn)中，他們觀察到了多達(dá)8個光子之間的量子干涉，超過了大多數(shù)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)的規(guī)模。由于該方法的多功能性，干涉圖案可以重新配置，實(shí)驗(yàn)的規(guī)模也可以調(diào)整，同時光學(xué)設(shè)置還不會改變。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的空間編碼方法相比，新方法所實(shí)現(xiàn)的架構(gòu)具有更高的資源效率，為更廣泛使用、易于訪問和可擴(kuò)展的量子技術(shù)打開了大門。

相關(guān)鏈接：https://phys.org/news/2024-04-compact-quantum-advances-optical.html