科学家们揭露了色光粒子对光量子网络的影响

这张图展示了量子力学干涉效应，又称为Hong-Ou-Mandel效应：从右边白色的混频器可以到，一个黄色的光子和一个橙色的光子撞击，然后总是以相同的颜色出现，这里是两个黄色的光子。

图片源于：Michael Kues/Anahita Khodadad Kashi

科学家们在研究量子信息处理应用中又迈出了重要的一步：这一个关键的实验成功地超越了之前入们定义的光子应用的极限。来自汉诺威莱布尼茨大学(德国)的光子研究院的Anahita Khodadad Kashi和Prof. Dr. Michael Kues 展示了一种新的干涉效应。科学家们也由此证明了，新的彩色编码光子网络可以被利用，涉及的光子数量可以被缩放。“这一发现将为量子通信，量子计算机的计算操作以及量子测量技术提供了新的标准，并且在现有的光通信基础设施中是可行的。” Kues说。

这个决定性的实验在成功地在汉诺威大学的光子研究实验室进行。（Quantum Photonics Laboratory (QPL) of the Institute of Photonics and the Hannover Centre for Optical Technologies at Leibniz University Hannover）

Anahita Khodadad Kashi 成功地用量子力学的方法进行干涉，相对独立地产生了不同颜色（即不同频率）的纯光子。Khodadad Kashi 还探测到了所谓的Hong-Ou-Mandel 效应。

Hong-Ou-Mandel 干涉是量子光学一个基本效应，它构成了许多量子信息的基础——从量子计算到量子计量学。该效应描述了两个光子在空间分束器上碰撞时的行为，并解释了量子力学干涉现象

  研究人员已经实现了在通信组件中使用一种频率分束器进行工作，同时首次在频域当中演示了两个独立光子之间的Hong-Ou-Mandel效应。与其他维度相比，如极化(电场的振荡平面)或光子的位置(空间定位)，频率对干涉的影响要小得多。“我们的方法允许灵活地配置和进入高维度的系统，这可能会导致我们在将来大规模地使用可控量子系统。”Kues说。这种双干涉现象可以作为量子互联的基础，并非像传统的通信和量子计算机一样。换句话说，这些成果可以用于基于频率的量子网络。这个新发现的另一个显著的特征就是可以提高现有的基础设施的性能，例如，组成互联网的光纤。从理论上讲，未来在家庭中使用量子技术将成为可能。

Anahita Khodadad Kashi（左边） ，Prof. Dr. Michael Kues（右边）

图片来源：Sonja Smalian/PhoenixD

“我感到非常高兴，我们的实验证明了Hong-Ou-Mandel 效应在频域里是可行的。”Khodadad Kashi说。2019年，这位研究人员在完成电气工程硕士学位后继续在汉诺威进修。她之前在伊朗的德黑兰科技大学主要研究光子学。因此，她也加强了Prof. Kues的七人团队。自2019年春季以来，Kues一直是汉诺威莱布尼茨大学的教授，并在卓越集群研究院里研究利用微和纳米光子学开发光子量子技术。未来，Kashi和Kues将继续他们在光谱Hong-Ou-Mandel干涉的研究。“我将会拓展我目前的实验，利用之前证明的效应，应用于量子通信过程当中。”Khodadad Kashi说。