與領先的企業(yè)合作，對昂貴和復雜的量子基礎設施進行投資和研究，釋放了量子技術的力量，制造者已經(jīng)取得了突破性的進展，實現(xiàn)了一個輕量級的光子系統(tǒng)，且這一系統(tǒng)是利用片上設備和現(xiàn)成的電信組件組成。在最新發(fā)表在《自然》雜志上一篇論文中該研究團隊表明，光子在色彩糾纏形態(tài)時可以成為方便且強大的量子資源。 .>W [  
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這種系統(tǒng)采用了一種體積小、成本高的光子芯片，其工藝類似于集成電子器件。利用激光激發(fā)的片上微環(huán)諧振腔，光子成對發(fā)射，并共用一個復雜的量子態(tài)。光子是以具有疊加頻率成分的狀態(tài)來構造的，即這種光子同時具有多種顏色，而每一個光子的顏色都是相互聯(lián)系的（糾纏的），且不管它們分離的距離有多少，這種狀態(tài)始終存在。 '{WEyhaS  
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每個頻率或顏色代表一個維度，光子在片上可作為一種高維量子態(tài)（qudit）產(chǎn)生。到目前為止，量子信息科學主要集中在量子比特的開發(fā)上，基于兩個狀態(tài)被疊加的二維系統(tǒng)（例如，0和1狀態(tài)同時存在，這與經(jīng)典的比特相反，后者在任何時候都是0或1的一種）。工作在頻域內允許疊加更多的狀態(tài)（例如，高維光子可以是紅色、黃色、綠色和藍色，雖然這里所用的光子是用于電信兼容性的紅外線），從而增強了單個光子中的信息量。 +.Vh<:?
 
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迄今為止，Roberto Morandotti教授，他領導了加拿大魁北克大學國立科學研究院的這一個研究小組，證實了使用這種方法的至少具有一百個維度的量子系統(tǒng)的實現(xiàn)，并且隨著技術的開發(fā)，很容易擴展到創(chuàng)建超過9000個維度的多能級系統(tǒng)（要好于12量子比特系統(tǒng)，比肩于那些更明顯昂貴和復雜的平臺）。 l~$)>?ZD  
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這種量子態(tài)的頻率域的使用使得它們在光纖系統(tǒng)中易于傳輸和操作。“通過合并量子光學與超快光學加工領域，我們已經(jīng)表明，這些高維的操作確實有可能使用標準的電信元件如調制器和高頻濾波器實現(xiàn)，”電信系統(tǒng)專家教授JoséAZAñ表示說，他還是這一研究的共同合作者。 U*+-#  
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為止，電信部門已開發(fā)了通信的相關模塊的技術，并旨在用于操縱傳統(tǒng)信號。本研究是一個改變游戲規(guī)則的進步：進展可以立即轉移到量子科學將直接用于高維量子態(tài)特性的基礎研究，如基于光纖應用的量子通信，未來的頻域發(fā)展，高維量子邏輯門和其他應用程序中。 ((gI OTV  
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資深作者Michael Kues和Christian Reimer注意到，演示平臺的亮點是其可達性：它很容易利用標準通信系統(tǒng)的組件就可以建立這種系統(tǒng)，原材料在市面上到處都是。因此，在短期內，世界各地的研究人員將能夠將這項技術納入并推動這一技術的飛躍，從而推動實際量子應用的發(fā)展。 tQ@7cjq8bA  
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原文來源：https://phys.org/news/2017-06-multi-colored-photons-quantum-science.html，實驗幫譯。