超薄超表面产生量子纠缠光子网

桑迪亚国家实验室和马克斯普朗克研究所的科学家已经开发出一种方法，使用比平时更简单的设置来产生量子纠缠光子网络。关键是比纸薄100倍的精确图案表面，可以取代一屋子的光学设备。

量子纠缠是一种听起来很奇怪的现象，其中两个粒子可以交织在一起，以至于操纵一个粒子会立即影响它的伴侣，无论它们相距多远。这构成了量子计算和量子加密等新兴技术的基础。

问题是，生成纠缠的光子组可能很棘手，并且通常使用大型激光器阵列，专用晶体和其他光学设备来完成。但是桑迪亚和马克斯普朗克团队有一个更简单的设置——超表面。

这些设备有点像透镜，操纵以非常可控的方式通过的光线。但是，超表面不是使用它们的曲线和厚度来做到这一点，而是用纳米级结构精确蚀刻，以根据手头的任务改变光线，包括捕获原子，在图像中捕获更清晰的颜色，甚至产生全息图。最重要的是，超表面可以在比以前的技术小得多的设备中实现这些壮举。

在这项研究中，该团队的超表面采用超薄玻璃片的形式，上面覆盖着由半导体材料砷化镓制成的纳米结构。当激光通过超表面发射时，从另一侧出来的一些光子成对纠缠。而且不是一次只有一对，而是整个纠缠的光子网络。该团队说，这通常需要整个实验室才能完成。

“当这种多重纠缠需要超过两三对时，这是相当复杂和棘手的，”该研究的首席研究员Igal Brener说。“这些非线性超表面基本上在一个样品中完成了这项任务，而以前它需要极其复杂的光学设置。

能够同时诱导光子组中的量子纠缠，可以在量子计算机、加密、通信和光学方面有广泛的应用。不过，在此之前，该团队表示，在提高超表面的效率方面还有更多的工作要做。

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