越來(lái)越多的新興量子應(yīng)用使用光學(xué)技術(shù)運(yùn)行。從本質(zhì)上講，光子能以光速遠(yuǎn)距離傳輸信息，是快速安全通信和量子計(jì)算的理想選擇。其中許多應(yīng)用要求光子完全相同（不可區(qū)分）。如果光子不完全相同，就會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)出錯(cuò)，量子技術(shù)的可靠性就會(huì)降低。

目前，量子光子源會(huì)定期離線，使用干涉儀進(jìn)行測(cè)試和調(diào)整。這需要使用不同的配置對(duì)光子進(jìn)行多次比較，這一過(guò)程非常耗時(shí)，而且需要能適應(yīng)各種物理排列的相對(duì)笨重的設(shè)備。

在設(shè)備運(yùn)行時(shí)對(duì)光子不可分性進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，可以提高量子技術(shù)的精度。

來(lái)自澳大利亞國(guó)立大學(xué)的開(kāi)創(chuàng)性光學(xué)技術(shù)研究中心（TMOS）ARC卓越中心（ARC Centre of Excellence for Transformative Meta-Optical Systems）的研究人員設(shè)計(jì)并演示了一種新設(shè)備，該設(shè)備使用超薄的超光學(xué)表面一次性完成所有必要的測(cè)量。這項(xiàng)研究成果發(fā)表在《光學(xué)》（Optica）雜志上。

共同第一作者Jihua Zhang說(shuō)：“這種超表面支持的多端口干涉儀可以一次性確定光子對(duì)的屬性是否相同。它不需要使用相位或時(shí)間延遲進(jìn)行多次測(cè)量，因?yàn)槎喽丝诮Y(jié)構(gòu)允許設(shè)備同時(shí)運(yùn)行測(cè)量。這就實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)和準(zhǔn)確的表征。”

圖片:getimagev2 (12).jpg

(a)雙光子不可區(qū)分性的超表面單次表征示意圖  (b)硅超表面通過(guò)拓?fù)?span onclick="sendmsg('pw_ajax.php','action=relatetag&tagname=優(yōu)化',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_7">優(yōu)化設(shè)計(jì)

該多端口干涉儀的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)是它是單元素的，這不僅減小了尺寸，而且與以前自由空間光學(xué)設(shè)置中的多端口干涉儀相比，使其具有超穩(wěn)定性。

超光學(xué)的使用進(jìn)一步減小了設(shè)備的尺寸、重量和功率，同時(shí)也降低了生產(chǎn)成本。平面光學(xué)元件（Flat optics）是光學(xué)系統(tǒng)微型化的關(guān)鍵，而光學(xué)系統(tǒng)的微型化又將帶動(dòng)我們?nèi)粘Ｊ褂玫脑O(shè)備的微型化。

該研究的共同第一作者Jinyong Ma說(shuō)：“我們創(chuàng)造了一種沒(méi)有任何可重新配置元件的靜態(tài)介電元面光柵。光柵的設(shè)計(jì)采用了多因子拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)，即調(diào)整表面圖案，使其能夠以特定方式與光線相互作用。經(jīng)過(guò)成功的模擬、制造和一次性校準(zhǔn)，我們成功地確定了光子的空間模式、偏振和光譜的相似性�！�

澳大利亞國(guó)立大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的首席研究員Andrey Sukhorukov說(shuō)：“我們實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)的成功表明，這項(xiàng)工作可以進(jìn)一步發(fā)展，也可以測(cè)量其他光子特性的不可分性，如軌道角動(dòng)量。它可以支撐超小型、高能效的光學(xué)元件，特別適用于便攜式和基于衛(wèi)星的自由空間量子光子技術(shù)。”

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論文鏈接：https://dx.doi.org/10.1364/OPTICA.516064