新方法促光子進(jìn)行多維度量子糾纏 可大幅度提升數(shù)據(jù)傳送量
美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校的電氣工程師發(fā)現(xiàn)了使光子發(fā)生多維度糾纏的新方法,這一方法可以使光子的數(shù)據(jù)傳送量實(shí)現(xiàn)數(shù)倍提升。相關(guān)研究發(fā)表在最新一期《自然·光子學(xué)》期刊上。 愛(ài)因斯坦曾把量子糾纏描述為“幽靈般的超距作用”,因?yàn)檫@一現(xiàn)象看起來(lái)十分不可思議:在糾纏態(tài)中,即使兩者距離很遠(yuǎn),一個(gè)粒子發(fā)生了什么,另一個(gè)粒子也會(huì)瞬間發(fā)生同樣的事,而且這一過(guò)程是超光速的。量子糾纏允許用戶通過(guò)某種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳送數(shù)據(jù),而且立即知道數(shù)據(jù)是否安全送達(dá),因此在安全通信領(lǐng)域大有用武之地。 在之前的研究中,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)光子通常會(huì)在量子屬性的一個(gè)維度進(jìn)行糾纏,也就是它們偏振的方向。多年前美國(guó)麻省理工大學(xué)杰弗里·夏皮羅教授曾提出量子可以在多個(gè)維度進(jìn)行糾纏的假設(shè)。在新研究中,研究人員發(fā)現(xiàn)可以利用光子的能量和旋轉(zhuǎn)等量子屬性使量子在多個(gè)維度進(jìn)行糾纏,并證實(shí)了光子之間的量子糾纏確實(shí)是高維的、多自由度的。 研究人員將超糾纏的光子發(fā)送到雙光子頻率梳中,使這些發(fā)生糾纏的光子分成多個(gè)更小的部分。在糾纏過(guò)程中,光子可以被加密或編碼并通過(guò)光纜系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。每增加一個(gè)糾纏的維度,一對(duì)光子傳送的數(shù)據(jù)量就會(huì)翻倍,因此如果一對(duì)光子在五個(gè)維度上糾纏,傳送的數(shù)據(jù)量就是只在一個(gè)維度進(jìn)行糾纏時(shí)的32倍。 這種新方法主要從波分復(fù)用方法延伸而來(lái),波分復(fù)用通常用來(lái)在一條光纜上同時(shí)傳輸多個(gè)視頻數(shù)據(jù)!拔覀儼l(fā)現(xiàn),在單個(gè)光子水平上也可以使用光子頻率梳!毖芯控(fù)責(zé)人謝振達(dá)(音譯)表示,這一研究實(shí)際上是在量子水平上運(yùn)用了波分復(fù)用的概念。 |