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创建具有可操纵量子特性的不同种类的光

路易斯安那州立大学物理与天文学系助理教授OmarMagaña-Loaiza和他的研究人员在《自然》的《NPJ量子信息》上发表的一篇论文中,他的研究人员描述了在光的量子操纵和控制方面迈出的重要一步,在成像,仿真,计量,计算,通信和密码学等领域具有广泛的量子技术应用。该论文的标题为“使用条件测量的多光子量子态工程”,包括来自美国科罗拉多州博尔德的国家标准与技术研究院,墨西哥和德国的研究所和大学以及LSU博士后尤成龙的合著者。研究员兼Magaña-Loaiza'博士

在量子水平上,出于工程目的,仍然难以控制光。

Magaña-Loaiza说:“如果我们能够控制光子的涨落和相关的噪声,那就可以了。”“然后,我们可以进行更精确的测量。这项技术是新技术,它将改变我们的领域。”

世界各地的物理学家都在争相开发能够以足够大的规模保留光的量子特性以用于实际目的的技术。到目前为止,物理学家可以控制单个光子和成对光子的量子特性,但通过纠缠和“先驱”(其中一个光子的知识可以相对地确定另一种尚未发现的光子),可以带来强大的应用。 Loaiza的团队成功地演示了一种生成具有相同强大特性的光子组的方法-称为多光子状态。

通过减去一些光子,Magaña-Loaiza说:“我们可以改变波包的形状,并人为地增加其中的光子数量。”

此外,虽然以前的科学家使用多种光源产生多光子状态,但Magaña-Loaiza的团队设法建立了一个单一光源,以产生与纠缠激光器共享相似性的多光子包:这是一项重大技术成就。

但也许最令人印象深刻的是,该出版物揭示了Magaña-Loaiza的团队可以在一个单一的设置中生成具有可操纵的量子态的多种光。

他说:“我真的认为我们正在做一些新的事情,而且我认为人们已经开始意识到这一点。”

除了产生单个光子,它们还可以产生具有所需特性的纠缠激光和纠缠自然光(即太阳光)。

他说:“如果能够在这个基本水平上操纵光,则可以设计光。”

Magaña-Loaiza获得了博士学位。他于2016年在罗彻斯特大学(University of Rochester)获得实验量子光学博士学位,之后成为科罗拉多州博尔德国家标准技术研究所的研究助理,随后于2018年8月加入LSU学院,领导实验量子光子学小组。该小组在量子计量学方面取得了令人兴奋的进步,正在利用纠缠光子的来源来开发多种量子技术。最近与You博士合着的论文Magaña-Loaiza被选为You博士,而You仍是博士生,“没有预先选择和进行后选测量的多光子量子计量学”,包括LSU物理学家Jonathan Dowling和几位合作者的贡献赢得了本周埃米尔·沃尔夫杰出学生论文竞赛的冠军。

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