纠缠装配线技术能将多光子纠缠的成功率大大提高

技术研究 量科网 2022-10-09 11:42

量子计算和量子通信通常会依赖于多个纠缠的光子。但是要获得这些多光子纠缠状态有点像买彩票,因为在光子之间产生纠缠只会在一小部分时间内成功。最近,一项新的实验演示了如何在这个量子概率游戏中提高自己的胜算。该方法的工作原理类似于一条纠缠“装配线”,其中纠缠光子对按照顺序产生,并会与存储的光子结合。

纠缠装配线技术能将多光子纠缠的成功率大大提高

获得多光子纠缠的传统方法需要大量的光子源。每个源同时产生一个纠缠光子对,这些光子随后会相互干扰。这个过程是概率性的,因为每一步只能成功产生一对纠缠,比如每20次才成功一对。当越来越多的光子试图纠缠在一起时,这种情况就会成倍地恶化。

来自德国帕德博恩大学的Christine Silberhorn和她的同事开发了一种新方法,该方法可以提供相对较高的多光子纠缠成功率。通过这条“装配线”,研究人员制造出了四光子和六光子纠缠态,该方法的成功率分别是传统方法的9倍和35倍。这为量子信息应用带来了新的福音。

研究人员利用一个单一的源来连续产生成对的偏振态纠缠光子。在创建第一对纠缠光子之后,其中的一个光子被存储在一个光学回路中。当光子源创建一对新的纠缠光子时(可能需要尝试多次),其中一个光子会与存储起来的光子发生干涉。如果成功的话,这种干涉会产生一个四光子纠缠态。这个过程是可以持续的——生成新的光子对并存储一个光子——直到达到所需的多光子纠缠状态。(编译:Qtech)