在發(fā)表在自然《npj量子信息》上的研究中，在光的量子操縱和控制方面取得的進(jìn)步。研究論文包括來自科羅拉多州博爾德的國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所、墨西哥和德國的研究所和大學(xué)的合著者，以及LSU的博士后研究員、Maga?a-Loaiza博士的實(shí)驗(yàn)量子光子學(xué)小組成員程龍佑。

在量子水平上，出于工程目的，光仍然很難控制。Maga?a-Loaiza表示：如果我們能夠控制光子波動(dòng)和相關(guān)噪音。

然后可以進(jìn)行更精確的測(cè)量，這項(xiàng)技術(shù)是新的，將改變這個(gè)領(lǐng)域。全世界的物理學(xué)家都在爭先恐后地開發(fā)技術(shù)，以便在足夠大的尺度上保持光的量子特性，以滿足實(shí)際需要。雖然物理學(xué)家到目前為止可以控制單光子和光子對(duì)的量子屬性，通過糾纏和“預(yù)知”(通過其中一個(gè)光子的知識(shí)，給出關(guān)于另一個(gè)尚未檢測(cè)到光子的相對(duì)確定知識(shí))，促使強(qiáng)大應(yīng)用程序的產(chǎn)生。

Maga?a-Loaiza的團(tuán)隊(duì)成功地演示了一種方法，可以生成具有相同強(qiáng)大屬性的光子群，稱為多光子狀態(tài)。通過減去一些光子，可以重塑波包的形狀，并人為地增加其中的光子數(shù)量。此外，盡管之前的科學(xué)家使用多個(gè)源產(chǎn)生了多光子狀態(tài)，Maga?a-Loaiza團(tuán)隊(duì)設(shè)法構(gòu)建了一個(gè)單一的源來產(chǎn)生與糾纏激光有相似之處的多光子包：這是一項(xiàng)重大的技術(shù)成就。但也許最令人印象深刻的是，研究揭示了Maga?a-Loaiza團(tuán)隊(duì)可以在一個(gè)單一設(shè)置中產(chǎn)生具有可操縱量子態(tài)的多種光。

Maga?a-Loaiza表示：我真的認(rèn)為我們正在做一些新的事情，我認(rèn)為人們開始認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)。除了產(chǎn)生單光子外，它們還可以產(chǎn)生具有所需性質(zhì)的糾纏激光和糾纏自然光(即太陽光)。如果能夠在這個(gè)基本水平上操縱光，就可以設(shè)計(jì)光。Maga?a-Loaiza于2016年獲得羅切斯特大學(xué)(University Of Rochester)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家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所的副研究員。于2018年8月加入了路易斯安那州立大學(xué)(LSU)的教職員工，領(lǐng)導(dǎo)了實(shí)驗(yàn)量子光子學(xué)小組。

在量子計(jì)量學(xué)方面取得了令人興奮的進(jìn)展，該小組正在使用糾纏光子的來源來開發(fā)多種量子技術(shù)。Maga?a-Loaiza與You博士合著的一篇論文，題為“沒有預(yù)選擇和后選擇測(cè)量的多光子量子計(jì)量”，包括路易斯安那州立大學(xué)物理學(xué)家喬納森·道林(Jonathan Dowling)和幾位合作者的貢獻(xiàn)，被選為埃米爾·沃爾夫優(yōu)秀學(xué)生論文競賽的獲勝者。其“使用條件測(cè)量的多光子量子態(tài)工程”論文發(fā)表在自然《NPJ量子信息》上。

博科園｜研究/來自：路易斯安那州立大學(xué)

參考期刊《npj量子信息》

DOI: 10.1038/s41534-019-0195-2

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