尽管相距数千公里，两个微小粒子在时空上仍是相互关联的——Albert Einstein称这种效应为“幽灵般的远距离作用”。量子力学的出现解释了这种经典物理学无法解释的物理现象。像这样的量子纠缠可以发生在多个微粒之间，因此，微粒的某些属性是紧密相连的。
图1 (a) 单光子的检测触发前反馈，包括现场可编程门阵列(FPGA) ，这反过来控制全光存储回路的工作模式。可能的操作模式有“读入和读出”(橙色)、“存储”(绿色)或“ PBS 干扰”(紫色) ，这些模式是通过适当的电光调制器切换(EOM)选择的。2N 倍的巧合证实了2N 光子 GHZ 态的形成。(b) 实验装置示意图。一个波长为775nm 的钛宝石激光器在 Sagnac 结构(蓝色区域)中基于参量下转换泵浦一个偏振贝尔态光源。每个发射的贝尔对的其中一个光子被检测并触发前馈(红色箭头) ，另一个光子被发送到我们的全光存储环(绿色区域) ，在那里它被存储直到它被带到干扰后续的量子位。[1]
多体纠缠系统大大扩展了量子计算技术的应用前景，使其可能用于通信、数据安全或量子计算。帕德博恩大学团队与乌尔姆大学团队合作开发的首个可编程光学量子存储器，并将结果发表在物理领域顶级期刊《Physical Review Letters》。
光子纠缠
帕德博恩大学物理系和光子量子系统研究所（PhoQS）Christine Silberhorn领导的集成量子光学团队正在研究微小的光子组成的量子系统，并致力于发现更大的纠缠态。他们与乌尔姆大学理论物理研究所团队合作，提出了一种新型方法。
在此之前，两个以上粒子的纠缠效应非常弱。由于这种纠缠只能在极低概率下实现，研究人员想将两个粒子与其他粒子连接起来，就需要等待很长时间，而不是一个按下按钮的时间。此外，由于存储量子比特态是一个难度极高的实验挑战，一旦有合适粒子出现，光子将被舍弃。
更大的纠缠态在逐步形成
Silberhorn教授解释道：“我们现在已经开发出一种可编程光学缓冲量子存储器，它可以在不同模式（存储模式、干扰模式以及最终结果）。”
在实验装置中，可以存储一个小量子态直到产生另一量子态，然后两个量子态可以纠缠在一起。这使得一个较大的纠缠量子态能够单粒子生长。Silberhorn团队已经使用这种方法产生6个粒子的纠缠系统，使其比传统方式高效许多。相比之下，中国的研究人员正在进行有史以来最大的光子对纠缠——由12个独立粒子组成。然而，创造这种状态需要更多时间，成倍的时间。
此外，Silberhorn教授说：“我们的系统允许逐渐建立越来越大的纠缠态——更安全、更快速、时间少。对我们来说，这是一个里程碑式进展，并使我们成为了大型纠缠态在有效量子技术实际应用的开拓者。这种新方法可以与所有常用光源相结合，便于其他科学家也使用这种方法进行科学研究。”
新闻链接：
https://phys.org/news/2022-10-milestones-path-quantum-technologies.html
[1] Meyer-Scott E, Prasannan N, Dhand I, et al. Scalable Generation of Multiphoton Entangled States by Active Feed-Forward and Multiplexing[J]. Physical Review Letters, 2022, 129(15): 150501.
