與領(lǐng)先的企業(yè)合作，對昂貴和復(fù)雜的量子基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行投資和研究，釋放了量子技術(shù)的力量，制造者已經(jīng)取得了突破性的進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)輕量級的光子系統(tǒng)，且這一系統(tǒng)是利用片上設(shè)備和現(xiàn)成的電信組件組成。在最新發(fā)表在《自然》雜志上一篇論文中該研究團(tuán)隊(duì)表明，光子在色彩糾纏形態(tài)時(shí)可以成為方便且強(qiáng)大的量子資源。 >u0B ~9_E  
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這種系統(tǒng)采用了一種體積小、成本高的光子芯片，其工藝類似于集成電子器件。利用激光激發(fā)的片上微環(huán)諧振腔，光子成對發(fā)射，并共用一個(gè)復(fù)雜的量子態(tài)。光子是以具有疊加頻率成分的狀態(tài)來構(gòu)造的，即這種光子同時(shí)具有多種顏色，而每一個(gè)光子的顏色都是相互聯(lián)系的（糾纏的），且不管它們分離的距離有多少，這種狀態(tài)始終存在。 0;/
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每個(gè)頻率或顏色代表一個(gè)維度，光子在片上可作為一種高維量子態(tài)（qudit）產(chǎn)生。到目前為止，量子信息科學(xué)主要集中在量子比特的開發(fā)上，基于兩個(gè)狀態(tài)被疊加的二維系統(tǒng)（例如，0和1狀態(tài)同時(shí)存在，這與經(jīng)典的比特相反，后者在任何時(shí)候都是0或1的一種）。工作在頻域內(nèi)允許疊加更多的狀態(tài)（例如，高維光子可以是紅色、黃色、綠色和藍(lán)色，雖然這里所用的光子是用于電信兼容性的紅外線），從而增強(qiáng)了單個(gè)光子中的信息量。 7lH.>
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迄今為止，Roberto Morandotti教授，他領(lǐng)導(dǎo)了加拿大魁北克大學(xué)國立科學(xué)研究院的這一個(gè)研究小組，證實(shí)了使用這種方法的至少具有一百個(gè)維度的量子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，并且隨著技術(shù)的開發(fā)，很容易擴(kuò)展到創(chuàng)建超過9000個(gè)維度的多能級系統(tǒng)（要好于12量子比特系統(tǒng)，比肩于那些更明顯昂貴和復(fù)雜的平臺）。 +\yQZ{4'@  
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這種量子態(tài)的頻率域的使用使得它們在光纖系統(tǒng)中易于傳輸和操作�！巴ㄟ^合并量子光學(xué)與超快光學(xué)加工領(lǐng)域，我們已經(jīng)表明，這些高維的操作確實(shí)有可能使用標(biāo)準(zhǔn)的電信元件如調(diào)制器和高頻濾波器實(shí)現(xiàn)，”電信系統(tǒng)專家教授JoséAZAñ表示說，他還是這一研究的共同合作者。 c*N>7IF,  
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為止，電信部門已開發(fā)了通信的相關(guān)模塊的技術(shù)，并旨在用于操縱傳統(tǒng)信號。本研究是一個(gè)改變游戲規(guī)則的進(jìn)步：進(jìn)展可以立即轉(zhuǎn)移到量子科學(xué)將直接用于高維量子態(tài)特性的基礎(chǔ)研究，如基于光纖應(yīng)用的量子通信，未來的頻域發(fā)展，高維量子邏輯門和其他應(yīng)用程序中。 5f-eWW]!  
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資深作者M(jìn)ichael Kues和Christian Reimer注意到，演示平臺的亮點(diǎn)是其可達(dá)性：它很容易利用標(biāo)準(zhǔn)通信系統(tǒng)的組件就可以建立這種系統(tǒng)，原材料在市面上到處都是。因此，在短期內(nèi)，世界各地的研究人員將能夠?qū)⑦@項(xiàng)技術(shù)納入并推動這一技術(shù)的飛躍，從而推動實(shí)際量子應(yīng)用的發(fā)展。 vdFP ^06  
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原文來源：https://phys.org/news/2017-06-multi-colored-photons-quantum-science.html，實(shí)驗(yàn)幫譯。