2026年8月17日——特文特大学的物理学家改进了针对单个光粒子质量的标准测试方法。通过让三个光子而非两个光子同时干涉，他们从每次测量中提取出更多信息。他们的实验甚至优于旧方法在完美无噪声条件下运行的结果。该研究成果于8月12日发表在《Physical Review Letters》上。

以光为基础的量子技术只有在所涉及的光子尽可能接近一致时才能发挥作用。而实际上，光子之间永远无法做到完全一致。因此，实验室会提前测量光子的匹配程度。自1987年以来，这一工作一直通过Hong-Ou-Mandel实验完成。在该实验中，两个光子在一处分束器相遇，如果这两个光子无法区分，它们总是会一同离开分束器。

“Hong-Ou-Mandel实验是你在量子光学中最早接触到的实验之一，”该研究的第一作者、博士生Stefan van den Hoven表示。“它通常也是量子研究人员在实验中使用的第一个基准。”

从同一次测量中获得更多信息

任何建造光子量子计算机的人都必须检查数百对光子，而非仅仅一对。旧方法一次只比较两个光子，因此仅10个光子就需要处理45对组合。此外，单次测量永远无法给出结论。量子实验每次只产生一个结果，只有在重复数千次之后，才能弄清楚每个结果出现的频率，而这一分布揭示了光子之间的相似程度。

特文特大学的研究人员在第一个分束器后面放置了第二个分束器，使第三个光子能够加入进来。这一设计利用的正是赋予光子量子技术力量的源泉：光子之间的干涉。因此，每次测量都能获得更多关于光子匹配程度的信息。达到相同精度所需的重复次数大约减少了五分之一。

为了证明这是最佳排列方式，研究人员借助了Fisher信息矩阵——一种来自信息科学的度量工具，用于衡量一次测量能让人了解多少关于未知量的信息。对于三个光子而言，他们的设计已被证明是最优的。该方法可以扩展到四个或五个光子，但届时是否仍然是最佳方案尚不得而知。

一场不会输的赌局

大多数理论上的量子优势在实践中都会消失，因为噪声意味着粒子可能在过程中丢失。与两个光子相比，三个光子面临的风险更大。但在这里，情况有所不同。如果实验确实丢失了一个光子，还剩两个光子，装置会自动切换到人们熟悉的双光子测量，两种测试并行共存。Van den Hoven表示：“所以这是一场不会输的赌局。”

目前，这种方法对量子光学实验室最为重要。未来它有望用作校准步骤，或作为大规模光子量子计算机的内置测试模块。