太阳光首次用于生成纠缠光子对，3 天户外实验保真度约 94%

IT之家 8 月 13 日消息，科技媒体 TechSpot 昨日（8 月 12 日）发布博文，报道称研究人员利用阳光生成纠缠光子对，实验在户外连续 3 天完成，结果达到约 94% 保真度。纠缠保真度是衡量量子系统在传输、存储或运算过程中，多大程度上保持了理想量子纠缠特性的核心物理指标。加拿大渥太华大学携手德国埃尔兰根马克斯 · 普朗克光科学研究所组建国际科研团队，发现聚焦后的阳光可以产生纠缠光子对，相关成果发表在《Optica》期刊上。该媒体指出在现有量子纠缠实验中，通常依赖高功率激光器，从而生成更高精度、更准确的实验结果。而该实验并非寻找替代激光器的量子光源，主要是挑战量子领域的长期假设：生成纠缠光子的光源来自激光。多数系统通过自发参数下转换（Spontaneous Parametric Down-Conversion）生成纠缠光子对。在这一过程中，激光穿过特殊晶体，产生具有量子关联属性的光子。激光器能提供相干光，其光波相位稳定，且波长范围通常较窄，因此长期以来被视为这类光源的必要条件。阳光则属于非相干光，包含多种波长，并从不同方向抵达地球。团队此前通过理论研究和发光二极管实验提出：若所需量子属性不依赖光的波长或传播方向，非相干光同样能产生纠缠。为完成太阳光实验，马克斯 · 普朗克光科学研究所哈妮耶 · 法塔希团队制造了玻璃锥形聚光器。该装置收集窗户大小的菲涅尔透镜（Fresnel Lens）汇聚的光线，再将光线导入细光纤和小型晶体。IT之家附上相关截图如下：利用太阳光产生偏振纠缠光子对的实验装置。右侧为太阳能聚光器；左侧为遮光帐篷，内含光子源和电子设备。插图：光源的光学元件和雪崩光电二极管。研究团队在该研究所户外测试系统，测试持续 3 天。实验生成的光子对与完美纠缠态的保真度约为 94%，实验还发现违反了贝尔不等式（Bell's Inequality），但违反程度有限。研究人员认为，原因之一是季节性太阳光较弱以及云层经过，纠缠质量也未达到顶级激光驱动系统的水平。