桑迪亞國家實驗室和馬克斯-普朗克研究所的科學家們已經開發出一種方法，它可以使用比平時簡單得多的設置來生產量子糾纏光子網。其關鍵則是一個厚度只有紙的1/100的精確圖案表面，它可以取代一屋子的光學設備。

量子糾纏是一種聽起來非常奇怪的現象，兩個粒子通過糾纏來操縱一個粒子的現象可以立即影響其夥伴–無論它們之間的距離有多遠。這就構成了量子計算和量子加密等新興技術的基礎。然而問題是，生成糾纏在一起的光子群可能非常棘手，並且通常是通過大型激光器陣列、專門的晶體和其他光學設備來完成。但桑迪亞和馬克斯-普朗克團隊有一個更簡單的設置–超表面。

這些設備的作用有點像透鏡，其以一種非常可控的方式操縱通過的光線。但超表面並不是利用它們的曲線和厚度來這樣做的，而是被精確地蝕刻了納米級的結構，以根據手頭的任務來改變光線–包括捕獲原子–進而在圖像中捕捉更清晰的顏色甚至產生全息圖。最重要的是，超表面可以在比以往技術小得多的設備中實現。

在這項研究中，該團隊的超表面採取了超薄玻璃片的形式，上面覆蓋著由半導體材料砷化鎵製成的納米結構。當激光穿過超表面時，一些從另一側出來的光子會以糾纏對的形式出現。並且不是一次只有一對而是整個糾纏的光子網。該團隊稱，這通常需要一整個實驗室的設備來完成。

這項研究的首席研究員Igal Brener指出：“當這種多糾纏需要超過兩或三對時，它是相當複雜的並有點難以解決。這些非線性超表面基本上在一個樣品中實現了這一任務，而在以前，這需要令人難以置信的複雜的光學設置。”

能夠一次性誘導光子組中的量子糾纏可能會在量子計算機、加密、通信和光學領域得到廣泛應用。不過在這之前，該團隊表示，在提高超表面的效率方面還有更多工作要做。