利用超薄超表面生產(chǎn)量子糾纏光子網(wǎng)
桑迪亞國家實驗室和馬克斯-普朗克研究所的科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)出一種方法,它可以使用比平時簡單得多的設(shè)置來生產(chǎn)量子糾纏光子網(wǎng)。其關(guān)鍵則是一個厚度只有紙的1/100的精確圖案表面,它可以取代一屋子的光學(xué)設(shè)備。
![]() 量子糾纏是一種聽起來非常奇怪的現(xiàn)象,兩個粒子通過糾纏來操縱一個粒子的現(xiàn)象可以立即影響其伙伴--無論它們之間的距離有多遠(yuǎn)。這就構(gòu)成了量子計算和量子加密等新興技術(shù)的基礎(chǔ)。然而問題是,生成糾纏在一起的光子群可能非常棘手,并且通常是通過大型激光器陣列、專門的晶體和其他光學(xué)設(shè)備來完成。但桑迪亞和馬克斯-普朗克團(tuán)隊有一個更簡單的設(shè)置--超表面。 這些設(shè)備的作用有點(diǎn)像透鏡,其以一種非?煽氐姆绞讲倏v通過的光線。但超表面并不是利用它們的曲線和厚度來這樣做的,而是被精確地蝕刻了納米級的結(jié)構(gòu),以根據(jù)手頭的任務(wù)來改變光線--包括捕獲原子--進(jìn)而在圖像中捕捉更清晰的顏色甚至產(chǎn)生全息圖。最重要的是,超表面可以在比以往技術(shù)小得多的設(shè)備中實現(xiàn)。 在這項研究中,該團(tuán)隊的超表面采取了超薄玻璃片的形式,上面覆蓋著由半導(dǎo)體材料砷化鎵制成的納米結(jié)構(gòu)。當(dāng)激光穿過超表面時,一些從另一側(cè)出來的光子會以糾纏對的形式出現(xiàn)。并且不是一次只有一對而是整個糾纏的光子網(wǎng)。該團(tuán)隊稱,這通常需要一整個實驗室的設(shè)備來完成。 ![]() 這項研究的首席研究員Igal Brener指出:“當(dāng)這種多糾纏需要超過兩或三對時,它是相當(dāng)復(fù)雜的并有點(diǎn)難以解決。這些非線性超表面基本上在一個樣品中實現(xiàn)了這一任務(wù),而在以前,這需要令人難以置信的復(fù)雜的光學(xué)設(shè)置。” 能夠一次性誘導(dǎo)光子組中的量子糾纏可能會在量子計算機(jī)、加密、通信和光學(xué)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。不過在這之前,該團(tuán)隊表示,在提高超表面的效率方面還有更多工作要做。 |