量子糾纏是一種聽起來非常奇怪的現(xiàn)象，兩個(gè)粒子通過糾纏來操縱一個(gè)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(jì)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(duì)有一個(gè)更簡(jiǎn)單的設(shè)置--超表面。
這些設(shè)備的作用有點(diǎn)像透鏡，其以一種非常可控的方式操縱通過的光線。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(jí)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(shí)現(xiàn)。
在這項(xiàng)研究中，該團(tuán)隊(duì)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(shí)，一些從另一側(cè)出來的光子會(huì)以糾纏對(duì)的形式出現(xiàn)。并且不是一次只有一對(duì)而是整個(gè)糾纏的光子網(wǎng)。該團(tuán)隊(duì)稱，這通常需要一整個(gè)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備來完成。
這項(xiàng)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(duì)時(shí)，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(gè)樣品中實(shí)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(huì)在量子計(jì)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(duì)表示，在提高超表面的效率方面還有更多工作要做。
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