創(chuàng)建具有可操縱量子特性的不同種類(lèi)的光

路易斯安那州立大學(xué)(LSU)物理與天文學(xué)系助理教授OmarMagaña -Loaiza和他的研究小組在《自然》的《NPJ量子信息》上發(fā)表的一篇論文中，描述了在光的量子操縱和控制方面邁出的重要一步，在成像，仿真，計(jì)量，計(jì)算，通信和密碼學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的量子技術(shù)應(yīng)用。這篇名為“使用條件測(cè)量的多光子量子態(tài)工程”的論文包括來(lái)自美國(guó)科羅拉多州博爾德的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所，墨西哥和德國(guó)的研究所和大學(xué)以及LSU博士后尤成龍的合著者研究員兼Magaña-Loaiza'博士

在量子水平上，出于工程目的，仍然難以控制光。

Magaña-Loaiza說(shuō)：“如果我們能夠控制光子的漲落和相關(guān)的噪聲，那就可以了。“然后，我們可以進(jìn)行更精確的測(cè)量。這項(xiàng)技術(shù)是新技術(shù)，它將改變我們的領(lǐng)域。”

世界各地的物理學(xué)家都在爭(zhēng)相開(kāi)發(fā)能夠以足夠大的規(guī)模保留光的量子特性以用于實(shí)際目的的技術(shù)。到目前為止，物理學(xué)家可以控制單個(gè)光子和成對(duì)光子的量子特性，但通過(guò)糾纏和“先驅(qū)”(其中一個(gè)光子的知識(shí)可以相對(duì)地確定另一種尚未發(fā)現(xiàn)的光子)，可以帶來(lái)強(qiáng)大的應(yīng)用。 Loaiza的團(tuán)隊(duì)成功地演示了一種生成具有相同強(qiáng)大特性的光子組的方法-稱(chēng)為多光子狀態(tài)。

通過(guò)減去一些光子，Magaña-Loaiza說(shuō)：“我們可以改變波包的形狀，并人為地增加其中的光子數(shù)量。”

此外，雖然以前的科學(xué)家使用多種光源產(chǎn)生多光子狀態(tài)，但Magaña-Loaiza的團(tuán)隊(duì)設(shè)法建立了一個(gè)單一光源，以產(chǎn)生與糾纏激光器共享相似性的多光子包：這是一項(xiàng)重大技術(shù)成就。

但也許最令人印象深刻的是，該出版物揭示了Magaña-Loaiza的團(tuán)隊(duì)可以在一個(gè)單一的設(shè)置中生成具有可操縱的量子態(tài)的多種光。

他說(shuō)：“我真的認(rèn)為我們正在做一些新的事情，而且我認(rèn)為人們已經(jīng)開(kāi)始意識(shí)到這一點(diǎn)。”

除了產(chǎn)生單個(gè)光子，它們還可以產(chǎn)生具有所需特性的糾纏激光和糾纏自然光(即太陽(yáng)光)。

他說(shuō)：“如果能夠在這個(gè)基本水平上操縱光，則可以設(shè)計(jì)光。”

Magaña-Loaiza獲得了博士學(xué)位。他于2016年在羅徹斯特大學(xué)(University of Rochester)獲得實(shí)驗(yàn)量子光學(xué)博士學(xué)位，之后成為科羅拉多州博爾德國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所的研究助理，隨后于2018年8月加入LSU學(xué)院，領(lǐng)導(dǎo)實(shí)驗(yàn)量子光子學(xué)小組。該小組在量子計(jì)量學(xué)方面取得了令人興奮的進(jìn)步，正在利用糾纏光子的來(lái)源來(lái)開(kāi)發(fā)多種量子技術(shù)。最近與You博士合著的論文Magaña-Loaiza被選為You博士，而You仍是博士生，“沒(méi)有先選后的測(cè)量的多光子量子計(jì)量學(xué)”，包括LSU物理學(xué)家Jonathan Dowling和幾位合作者的貢獻(xiàn)贏得了本周埃米爾·沃爾夫杰出學(xué)生論文競(jìng)賽的冠軍。