2026年6月10日——量子技术有望在通信、成像和传感器技术领域带来革命性进步，但其潜力在很大程度上取决于底层纠缠的质量和可控性。达姆施塔特工业大学物理系应用物理研究所的研究人员发表了一篇关于所谓“位置-动量纠缠”的综合性综述文章，总结了该领域的当前状态，并展望了未来应用前景。该论文发表在知名期刊《激光与光子学评论》（Laser & Photonics Reviews）上。

这篇综述聚焦于量子纠缠的一种特殊形式：光子的位置-动量纠缠。它源于爱因斯坦、波多尔斯基和罗森于1935年提出的著名EPR悖论，描述了两个光子如何以这样一种方式相互关联：测量其中一个光子的位置或动量，可以立即推断出另一个光子的相应状态——无论它们在空间上相距多远。与基于二维希尔伯特空间的偏振纠缠不同，空间纠缠提供了进入高维、连续量子系统的途径。这增加了信息容量，并使这些状态对干扰更具鲁棒性。

纠缠光子对的产生通常通过非线性光学过程——自发参量下转换（SPDC）实现：在非线性晶体内，一个高能量的泵浦光子被转换为两个能量较低的光子——信号光和闲频光。能量和动量守恒确保了所产生的光子在位置和动量上具有特征性的相关性。以应用物理研究所 Markus Gräfe 教授为首的研究团队在综述中描述了如何有目的地利用各种晶体参数、泵浦光束轮廓和相位匹配条件来塑造和优化空间纠缠。

一种多功能且日益可控的量子技术工具

该工作的一个重要部分致力于介绍可用于检测和量化纠缠的测量方法——从通过施密特分解估算空间模数量，到使用高灵敏度相机在近场和远场进行直接符合测量。最后，作者讨论了具体的应用领域：从量子密钥分发，到量子成像、量子计量学，直至量子隐形传态。这篇综述强调，空间纠缠代表了量子技术领域中一种多功能且日益可控的工具。

这项研究主要在达姆施塔特工业大学应用物理研究所进行，Jorge Fuenzalida 为共同作者；他目前在巴塞罗那的 ICFO-光子科学研究所工作。