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光子间量子相互作用有了连续“可调器”

2021-04-01 光明网 【 字体:

  3月30日,《中国迷信报》得悉,香港大学校长张翔院士团队研发了新型的纳米超质料,在量子光学中引入一个新的自由度,从而初次完成了对光子之间量子互相作用的随意率性操控,为量子迷信和手艺的成长供给了一个极新的思绪。相干研讨成果克日刊发于《自然—光子学》。

  单个光子的量子态很容易被调控,然则怎样有用掌握光子之间的互相作用是量子光学研讨的焦点之一,也是完成量子手艺的最大艰苦之一。这是因为在物理学中,光子是玻色子,玻色子的量子天性偏向于盘踞不异的空间和时光,群集在一起,以是对本来不直接互相作用的光子而言,它们之间只能经过量子过问到达直接的等效互相吸收力。相反,费米子是另一种粒子,比方电子,它们的量子天性偏向于相互星散,经过量子过问只能发生等效的互相排挤力。若是能够或许有用掌握光子之间的量子互相作用,完成从互相吸收到互相排挤,从而打破光子的玻色子天性,就能够有用地处理光量子手艺利用的一大困难。

  之前的量子过问研讨只存眷光子的量子天性,而疏忽了焦点器件的属性。张翔团队创造性地提出了一个新概念,即焦点器件的属性和光子的量子天性在某些场所是不行辨别的,从而能够等效地互相转化。也就是说,道理上能够经过野生设想量子器件的属性作为新自由度,等效地改动光子的量子天性。

  沿着这个思绪,张翔团队将纳米超质料的空间扭转自由度设想为光子量子互相作用的新自由度,经过扭转纳米超质料大概改动单光子的偏振,实行上初次完成了连气儿和静态地掌握双光子的量子过问,从而等效地完成了对光子量子天性和光子之间量子互相作用的随意率性操控。这使得光子能够显露得偶然像玻色子,偶然又像费米子,大概介于二者之间的随意率性形态,从而逾越了光子固有的玻色子天性。这类新鲜的思绪为完成光量子手艺供给了新远景。

  在利用层面,这类新型纳米超质料对光量子进程的掌握功用,逾越了现有的光学器件或体系。这类新的掌握体例,比如给两个单光子之间的量子互相作用制造了一个连气儿可调器。只有在量子收集中插足多数如许或雷同的可调器,就能够极大加强量子收集的功用。与此同时,纳米超质料设想也将为研发高效的光量子逻辑门和其余量子器件和体系供给新的处理方案。(韩扬眉)

[义务编纂: 张梦凡 ]

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