哥本哈根大學(University of Copenhagen)尼爾斯玻爾(Niels Bohr)研究所量子光學組的研究人員最近成功實現激光的量子糾纏態。
通過在同一個機械諧振器上反彈的方式，兩束激光成功糾纏在一起。
這對於研究各種電磁場（微波輻射、光束等）的糾纏態提供了一種新思路。該研究結果已發表在《自然通訊》雜誌上。
如何使微波下運行的兩臺遠程量子計算機之間共享糾纏，是一個長期性問題。而在光場和微波場之間建立糾纏，邁出瞭解決這一挑戰的關鍵一步。
左起：實驗室中的David Mason，Chenxin Chen和Massimiliano Rossi。圖片來源：Ola Joensen
在未來的量子互聯網（即量子計算機的互聯網）中，兩個相距遙遠的量子計算機需要共享糾纏。這通常使用電磁鏈路（例如光纖）來完成。
目前，最先進的量子系統之一基於超導電路，該系統在微波狀態下工作。
儘管已經非常先進，但是在網絡中連接此類計算機仍然面臨著嚴峻的挑戰：微波無法實現遠距離的無損傳播，這會影響量子計算的工作。
緩解此問題的一種方法是先將微波與光場糾纏在一起，然後使用損耗低得多的光鏈路進行長距離通信。但是，由於波長差異很大（微波為毫米，光為微米），這種轉換仍然充滿挑戰。
物體被光粒子轟擊時產生振動
當電磁場（即激光束）從振動的物體反射時，它的振動可以被讀出。這是光學傳感中廣泛應用的效果。另一方面，電磁場由光子，光的能量子彈(energy bullets of light)組成。
當光從物體反射回來時，光子轟擊它，從而導致額外的振動，這種額外的振動被稱為量子反作用。
兩個電磁場在同一機械物體上的反射提供了場之間的有效相互作用。不管兩個場的波長如何，都發生這種相互作用。科學家可以利用這種相互作用在兩個場之間產生糾纏，例如在微波和光學之間。
儘管量子反作用在小到一個原子的物體上可能很突出，但直到最近幾年，研究人員才能夠製造出對觀察這種效應非常敏感的宏觀機械裝置。
超靈敏的機械設備調解糾纏
在他們現在的工作中，來自量子光學組的研究人員使用了一種3x3毫米寬的薄膜，該薄膜由氮化硅製成，並穿有孔洞的圖案，隔離了中央墊片的運動。這使得設備足夠靈敏從而能夠顯示量子反作用。
他們同時在膜上照射兩束激光，其中一束激光看到另一束的量子反作用，反之亦然。這樣，在兩個激光器之間就產生了很強的相關性，甚至產生了糾纏。
“你可以說這兩個激光通過膜的運動'交談'，”Chen Junxin說。他在博士期間一直從事該項目的研究，是該科學論文的主要作者之一。
“膜振盪器是相互作用的媒介，因為激光不會彼此直接交談，光子不會僅通過振盪器進行相互作用。”
Chen Junxin進一步說：“光子與膜之間的相互作用與波長無關，原則上允許微波與光學糾纏。”
為此，需要進一步的實驗工作。特別是膜在接近絕對零度下運行，如今超導量子計算機在該溫度下工作。
尼爾斯玻爾(Niels Bohr)研究所正在按照這些思路進行實驗。
（本文由本源量子編譯，內容來源於phys.org）
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