量子技術(shù)的新基石：量子點和扭曲光
量子技術(shù)的未來取決于對迷人的量子力學(xué)概念（如高維量子態(tài)）的利用。這些狀態(tài)是量子信息科學(xué)和量子技術(shù)的基本成分。為了操縱這些狀態(tài)，科學(xué)家們轉(zhuǎn)向了光，特別是一種名為軌道角動量（OAM）的特性，它涉及光在空間中如何扭曲和轉(zhuǎn)動。這里有一個問題：以確定性的方式制造具有 OAM 的超亮單光子一直是一個難以攻克的難題。生成近乎確定性的基于軌道角動量的糾纏態(tài)為量子進(jìn)步提供了光子技術(shù)之間的橋梁。 YtY.,H;
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通過量子點源設(shè)計基于粒子內(nèi)和粒子間軌道角動量糾纏態(tài)的靈活平臺方案。 _Uu p*#m
量子點：橋梁技術(shù) 8YkCTJfBGu
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量子點（QDs）是一種具有巨大潛力的微小粒子。來自羅馬薩皮恩扎大學(xué)、巴黎薩克雷大學(xué)和那不勒斯費德里科二世大學(xué)的研究團(tuán)隊將 OAM 的特性與量子點的特性相結(jié)合，在兩種尖端技術(shù)之間架起了一座橋梁。他們的研究成果發(fā)表在同行評審金牌娛樂《先進(jìn)光子學(xué)》（Advanced Photonics）雜志上。 zM<yd#`yt8
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擬議協(xié)議的概念方案。以近乎確定性的方式操縱由 QD 光源產(chǎn)生的單光子的偏振和 OAM，通過 q 板使兩個自由度相互作用，產(chǎn)生粒子內(nèi)糾纏態(tài)。在粒子間機制中，兩個光子在由偏振和 OAM 組成的混合空間中以特定狀態(tài)為特征，通過分束器發(fā)生干涉。通過對重合次數(shù)的后選擇，實現(xiàn)了一個概率糾纏門。資料來源：Alessia Suprano ((tWgSZ3
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創(chuàng)新在哪里？他們建造的這座橋可以靈活地用于兩個目標(biāo)。首先，它可以制造在 OAM 偏振空間內(nèi)糾纏的純單光子，研究人員可以直接對其進(jìn)行計數(shù)。其次，這座橋還能制造量子世界中強相關(guān)的光子對。它們是糾纏在一起的，因此每個單光子的狀態(tài)都不能獨立于另一個光子的狀態(tài)來描述，即使它們相距甚遠(yuǎn)。這對量子通信和加密來說意義重大。 [300F=R
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這個新平臺有可能在粒子內(nèi)部和粒子之間創(chuàng)建混合糾纏態(tài)，所有這些都屬于高維希爾伯特空間。一方面，研究小組實現(xiàn)了純單光子的產(chǎn)生，其量子態(tài)在混合 OAM 極化域內(nèi)表現(xiàn)出不可分離性。通過利用幾乎確定性的量子源與 q 板（一種能夠根據(jù)單光子偏振調(diào)整 OAM 值的設(shè)備）的結(jié)合，研究人員可以通過單光子計數(shù)直接驗證這些狀態(tài)，從而避免了預(yù)示過程的需要并提高了生成率。 *G;D u `;
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另一方面，研究小組還利用單光子內(nèi)部的不可分性概念作為資源，生成在混合 OAM 偏振空間內(nèi)具有糾纏性的單光子對。 {m 5R=22^
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羅馬薩皮恩扎大學(xué)物理系量子信息實驗室主任 Fabio Sciarrino 教授對此評論說："提出的靈活方案代表著高維多光子實驗向前邁進(jìn)了一步，它可以為基礎(chǔ)研究和量子光子應(yīng)用提供一個重要平臺。" |NaEXzo|qY
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對量子技術(shù)的影響
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從本質(zhì)上講，這項研究標(biāo)志著在追求先進(jìn)量子技術(shù)的道路上邁出了重要一步。這就好比連接了兩座大城市。這種連接為量子計算、通信以及更多領(lǐng)域帶來了令人興奮的可能性。因此這不僅是科學(xué)，更是未來。
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