太阳光首次用于生成纠缠光子对,3 天户外实验保真度约 94%
IT之家 8 月 13 日消息,科技媒体 TechSpot 昨日(8 月 12 日)发布博文,报道称研究人员利用阳光生成纠缠光子对,实验在户外连续 3 天完成,结果达到约 94% 保真度。
纠缠保真度是衡量量子系统在传输、存储或运算过程中,多大程度上保持了理想量子纠缠特性的核心物理指标。
加拿大渥太华大学携手德国埃尔兰根马克斯 · 普朗克光科学研究所组建国际科研团队,发现聚焦后的阳光可以产生纠缠光子对,相关成果发表在《Optica》期刊上。
该媒体指出在现有量子纠缠实验中,通常依赖高功率激光器,从而生成更高精度、更准确的实验结果。而该实验并非寻找替代激光器的量子光源,主要是挑战量子领域的长期假设:生成纠缠光子的光源来自激光。
多数系统通过自发参数下转换(Spontaneous Parametric Down-Conversion)生成纠缠光子对。在这一过程中,激光穿过特殊晶体,产生具有量子关联属性的光子。激光器能提供相干光,其光波相位稳定,且波长范围通常较窄,因此长期以来被视为这类光源的必要条件。
阳光则属于非相干光,包含多种波长,并从不同方向抵达地球。团队此前通过理论研究和发光二极管实验提出:若所需量子属性不依赖光的波长或传播方向,非相干光同样能产生纠缠。
为完成太阳光实验,马克斯 · 普朗克光科学研究所哈妮耶 · 法塔希团队制造了玻璃锥形聚光器。该装置收集窗户大小的菲涅尔透镜(Fresnel Lens)汇聚的光线,再将光线导入细光纤和小型晶体。IT之家附上相关截图如下:

研究团队在该研究所户外测试系统,测试持续 3 天。实验生成的光子对与完美纠缠态的保真度约为 94%,实验还发现违反了贝尔不等式(Bell’s Inequality),但违反程度有限。
研究人员认为,原因之一是季节性太阳光较弱以及云层经过,纠缠质量也未达到顶级激光驱动系统的水平。