德國帕德博恩大學(xué)和烏爾姆大學(xué)研究人員合作，開(kāi)發(fā)出首個(gè)可編程光學(xué)量子存儲器。新技術(shù)的工作原理類(lèi)似于糾纏“裝配線(xiàn)”，其中糾纏的光子對會(huì )按順序創(chuàng )建并與存儲的光子結合。該研究作為“編輯推薦”發(fā)表在最新一期《物理評論快報》雜志上。

　　今年，諾貝爾物理學(xué)獎頒發(fā)給在量子糾纏實(shí)驗方面具有重要貢獻的 3 名科學(xué)家。量子糾纏是指在量子力學(xué)中處于糾纏態(tài)的兩個(gè)或多個(gè)粒子，即便分開(kāi)很遠距離，有些狀態(tài)也會(huì )表現得像是一個(gè)整體。而能包含多個(gè)量子粒子的糾纏系統，在實(shí)現量子算法方面具有顯著(zhù)優(yōu)勢，這些算法有可能用于通信、數據安全或量子計算。

　　但以前，試圖糾纏兩個(gè)以上的粒子只會(huì )導致非常低效的糾纏產(chǎn)生。在某些情況下，如果研究人員想要將兩個(gè)粒子與其他粒子聯(lián)系起來(lái)，則需要漫長(cháng)的等待，因為促進(jìn)這種糾纏的互連僅以有限的概率起作用。這意味著(zhù)一旦下一個(gè)合適的粒子到達，光子就不再是實(shí)驗的一部分，因為存儲量子比特狀態(tài)代表了一項重大的實(shí)驗挑戰。

　　研究人員解釋說(shuō)：“我們現在開(kāi)發(fā)了一種可編程的光學(xué)緩沖量子存儲器，它可在不同的模式——存儲模式、干涉模式和最終釋放模式之間動(dòng)態(tài)地來(lái)回切換。”

　　在實(shí)驗裝置中，一個(gè)小的量子態(tài)可被存儲，直到產(chǎn)生另一個(gè)狀態(tài)，然后兩者可糾纏在一起。這使得一個(gè)大的、糾纏的量子態(tài)能夠逐個(gè)粒子地“成長(cháng)”。研究團隊使用這種方法來(lái)糾纏 4 個(gè)和 6 個(gè)粒子，使其比以前的任何實(shí)驗都更有效率，成功率分別是傳統方法的 9 倍和 35 倍。

　　研究人員解釋說(shuō)：“我們的系統允許逐漸建立越來(lái)越大的糾纏態(tài)——這比以前的任何方法都更快、更可靠、更有效。對我們來(lái)說(shuō)，這代表了一個(gè)里程碑，使我們離有用的量子技術(shù)的大型糾纏態(tài)的實(shí)際應用越來(lái)越近了。”新方法可與所有常見(jiàn)的光子對源相結合，這意味著(zhù)利用該方法，其他領(lǐng)域科學(xué)家也能夠獲得幫助。

　　【總編輯圈點(diǎn)】

　　因為今年的諾貝爾物理學(xué)獎，量子糾纏的概念也在普通公眾中火了一把。這種幽靈般的超距作用，不僅可以被觀(guān)察到，也可以被制備出來(lái)。量子信息研究興起以來(lái)，實(shí)現多粒子量子糾纏一直是量子物理實(shí)驗研究的追求之一。此前，中國科學(xué)家在這方面也取得了許多成績(jì)。本文介紹了一種實(shí)驗裝置，可以相對快速地“生長(cháng)”出糾纏的量子，形成多個(gè)量子的糾纏態(tài)。實(shí)現更大的量子糾纏，能為將來(lái)穩定地保存、傳輸和操縱量子，實(shí)現量子計算和量子通信打牢基礎。
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