創(chuàng)建具有可操縱量子特性的不同種類的光

路易斯安那州立大學(LSU)物理與天文學系助理教授OmarMagaña -Loaiza和他的研究小組在《自然》的《NPJ量子信息》上發(fā)表的一篇論文中，描述了在光的量子操縱和控制方面邁出的重要一步，在成像，仿真，計量，計算，通信和密碼學等領域具有廣泛的量子技術應用。這篇名為“使用條件測量的多光子量子態(tài)工程”的論文包括來自美國科羅拉多州博爾德的國家標準與技術研究所，墨西哥和德國的研究所和大學以及LSU博士后尤成龍的合著者研究員兼Magaña-Loaiza'博士

在量子水平上，出于工程目的，仍然難以控制光。

Magaña-Loaiza說：“如果我們能夠控制光子的漲落和相關的噪聲，那就可以了。“然后，我們可以進行更精確的測量。這項技術是新技術，它將改變我們的領域。”

世界各地的物理學家都在爭相開發(fā)能夠以足夠大的規(guī)模保留光的量子特性以用于實際目的的技術。到目前為止，物理學家可以控制單個光子和成對光子的量子特性，但通過糾纏和“先驅”(其中一個光子的知識可以相對地確定另一種尚未發(fā)現(xiàn)的光子)，可以帶來強大的應用。 Loaiza的團隊成功地演示了一種生成具有相同強大特性的光子組的方法-稱為多光子狀態(tài)。

通過減去一些光子，Magaña-Loaiza說：“我們可以改變波包的形狀，并人為地增加其中的光子數(shù)量。”

此外，雖然以前的科學家使用多種光源產生多光子狀態(tài)，但Magaña-Loaiza的團隊設法建立了一個單一光源，以產生與糾纏激光器共享相似性的多光子包：這是一項重大技術成就。

但也許最令人印象深刻的是，該出版物揭示了Magaña-Loaiza的團隊可以在一個單一的設置中生成具有可操縱的量子態(tài)的多種光。

他說：“我真的認為我們正在做一些新的事情，而且我認為人們已經開始意識到這一點。”

除了產生單個光子，它們還可以產生具有所需特性的糾纏激光和糾纏自然光(即太陽光)。

他說：“如果能夠在這個基本水平上操縱光，則可以設計光。”

Magaña-Loaiza獲得了博士學位。他于2016年在羅徹斯特大學(University of Rochester)獲得實驗量子光學博士學位，之后成為科羅拉多州博爾德國家標準技術研究所的研究助理，隨后于2018年8月加入LSU學院，領導實驗量子光子學小組。該小組在量子計量學方面取得了令人興奮的進步，正在利用糾纏光子的來源來開發(fā)多種量子技術。最近與You博士合著的論文Magaña-Loaiza被選為You博士，而You仍是博士生，“沒有先選后的測量的多光子量子計量學”，包括LSU物理學家Jonathan Dowling和幾位合作者的貢獻贏得了本周埃米爾·沃爾夫杰出學生論文競賽的冠軍。