利用QD和OAM来利用高维量子态
量子技术的未来取决于对令人着迷的量子力学概念(例如高维量子态)的开发。将这些视为量子信息科学和量子技术的基本要素。为了操纵这些状态，科学家们转向了光，特别是一种称为轨道角动量(OAM)的属性，它涉及光在空间中如何扭曲和转动。这里有一个问题：用 OAM 以确定性方式制造超亮单光子一直是一个难题。
现在，进入量子点(QD)，这是一种具有巨大潜力的微小颗粒。来自罗马第一大学、巴黎萨克雷大学和那不勒斯费德里科二世大学的研究小组将 OAM 的特点与量子点的特点相结合，在两种尖端技术之间架起了一座桥梁。他们的研究结果 发表在同行评审的黄金开放获取期刊 《Advanced Photonics》上。
那么，创新在哪里呢?他们建造的这座桥梁可以灵活地用于两个目标。首先，它可以产生纠缠在OAM偏振空间内的纯单光子，研究人员可以直接对它们进行计数。其次，这座桥还可以产生在量子世界中强相关的光子对。它们是纠缠在一起的，因此即使它们相距很远，每个光子状态也不能独立于另一个光子状态进行描述。这对于量子通信和加密来说是一件大事。
这个新平台有可能在粒子内部和粒子之间创建混合纠缠态，所有这些都属于高维希尔伯特空间。一方面，该团队实现了纯单光子的生成，其量子态在混合 OAM 偏振域内表现出不可分离性。通过利用几乎确定性的量子源与 q-plate(一种能够根据单光子偏振调整 OAM 值的设备)相结合，研究人员可以通过单光子计数直接验证这些状态，从而避免了预示过程的需要并提高生成率。
另一方面，该团队还利用单光子内不可区分性的概念作为资源来生成在混合 OAM 偏振空间内具有纠缠的单光子对。罗马第一大学物理系量子信息实验室主任 Fabio Sciarrino 教授表示：“所提出的灵活方案代表着高维多光子实验向前迈出了一步，它可以为基础研究和量子计算提供一个重要平台。”量子光子应用。”
简而言之，这项研究是我们寻求更好量子技术的一次飞跃。就像连接两个大城市一样。这种连接为量子计算、通信等领域带来了令人兴奋的可能性。所以，请密切关注这一点——这不仅仅是科学;而是科学。这是未来。
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