量子力學(xué)是自然科學(xué)中最成功的理論之一，雖然它的預(yù)測常常是違反直覺的，但迄今為止還沒有進行過一個理論無法給出充分描述的實驗。與bigQ(宏觀量子國家中心-丹麥國家研究基金會卓越中心)的同事一起，中心負(fù)責(zé)人Ulrik Lund Andersen教授正在研究如何理解和利用宏觀量子效應(yīng)。

Lund Andersen說：普遍認(rèn)為，量子力學(xué)是一種普遍有效的理論，因此也適用于我們通常生活的宏觀日常世界。這也意味著應(yīng)該可以大規(guī)模觀察量子現(xiàn)象，這正是這些科學(xué)家在丹麥國家研究基金會卓越中心bigQ努力做的事情。

在享有盛譽的國際期刊《科學(xué)》(Science)上發(fā)表的一篇新文章中，研究人員描述了他們是如何在室溫下成功創(chuàng)造出糾纏、壓縮光的，這一發(fā)現(xiàn)可能會為更便宜、更強大的量子計算機鋪平道路。研究涉及最難以理解的量子現(xiàn)象之一：糾纏。糾纏描述了如何將物理對象帶入一種狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，它們是如此錯綜復(fù)雜地聯(lián)系在一起，以至于不能再單獨描述它們。如果兩個粒子糾纏在一起，無論它們彼此相距多遠(yuǎn)，它們都必須被視為一個統(tǒng)一的整體。

它們?nèi)詫⒈憩F(xiàn)為一個單位（如果對象是單獨測量的）則結(jié)果將相關(guān)到無法基于經(jīng)典自然定律進行描述的程度。糾纏不限于成對的粒子，在宏觀尺度上觀察量子現(xiàn)象的努力中，bigq的研究人員設(shè)法創(chuàng)建了一個由30000個糾纏光脈沖組成的網(wǎng)絡(luò)，這些光排列在一個在空間和時間上分布的二維晶格中。這幾乎就像是當(dāng)無數(shù)的彩色線，織在一起成為一個有圖案的毯子。研究人員已經(jīng)產(chǎn)生了具有特殊量子力學(xué)性質(zhì)(壓縮態(tài))的光束，并使用光纖組件將它們編織在一起，形成具有二維晶格結(jié)構(gòu)的極其糾纏量子態(tài)：也稱為簇態(tài)。

這項工作的主要作者米克爾·維爾斯伯爾·拉森(Mikkel Vilsb?ll Larsen)說：與傳統(tǒng)的簇態(tài)不同，該研究利用時間自由度來獲得30000個光脈沖的二維糾纏晶格，實驗裝置實際上令人驚訝地簡單，大部分努力都是在發(fā)展簇態(tài)產(chǎn)生的想法上。創(chuàng)造如此廣泛程度的量子物理糾纏本身就是有趣的基礎(chǔ)研究。簇態(tài)也是用于創(chuàng)建光學(xué)量子計算機的潛在資源。這種方法是對更廣泛超導(dǎo)技術(shù)的一個有趣替代，因為一切都發(fā)生在室溫下。

此外，還可以利用激光的長相干時，-這意味著即使在非常長的距離上，也可以將其作為精確定義的光波來保持。因此，光學(xué)量子計算機將不需要昂貴和先進的制冷技術(shù)。同時，它在激光中攜帶信息基于光的量子比特，將比它們在超導(dǎo)體中使用的超冷電子親戚耐用得多。通過在空間和時間上分布生成的簇態(tài)，光學(xué)量子計算機也可以更容易地擴展到包含數(shù)百個量子比特。這使得它成為下一代更大、更強大量子計算機的潛在候選者。

博科園｜研究/來自：丹麥技術(shù)大學(xué)

參考期刊《科學(xué)》

DOI: 10.1126/science.aay4354

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