日本的一個研究小組發現了量子技術中非福克態（iNFS）的重要特性，透過多重線性光學揭示了它們的穩定性，為光量子計算和感測的進步鋪平了道路。量子物體（如電子和光子）的行為方式與其他物體不同，從而實現了量子技術。這就是揭開量子糾纏之謎的關鍵所在，在量子糾纏中，多個光子以多種模式或頻率存在。

利用光子量子電路實現並驗證超越線性光學極限的光子相關性資料來源：京都大學/竹內重樹

在追求光子量子技術的過程中，先前的研究已經證實了福克態（光子數態）的效用。這些多光子、多模式態是透過所謂的線性光學技術巧妙地組合多個單光子輸入而實現的。然而，一些重要且有價值的量子態需要的不僅僅是這種逐光子的方法。

現在，來自京都大學和廣島大學的研究小組從理論和實驗中證實了非福克態（或稱為iNFS）的獨特優勢，即複雜量子態需要的不僅僅是單光子源和線性光學元件。

“我們利用多光子光量子電路成功證實了iNFS 的存在。”共同作者Geobae Park 補充說：”我們的研究將為光量子計算機和光量子感測等應用帶來突破。”

光子是一種很有前途的載體，因為它可以遠距離傳輸，同時在恆定室溫下保持其量子態。利用多種模式的許多光子將實現遠距離光量子加密、光量子感測和光量子計算。

合著者岡本亮解釋說：”我們利用傅立葉變換光子量子電路，以三種不同的路徑表現兩個光子，煞費苦心地生成了一種複雜的iNFS，這是實現條件相干現象的最大挑戰。”

與量子糾纏的比較

此外，這項研究還將另一種現象與廣泛應用的量子糾纏進行了比較，量子糾纏只需穿過一個線性光學元件即可出現和消失。量子糾纏是指在兩個獨立系統之間的疊加中具有兩個或多個相關態的量子態。

廣島大學的霍爾格-F-霍夫曼（Holger F Hofmann）指出：「令人驚訝的是，這項研究表明，iNFS 的特性在穿過由許多線性光學元件組成的網絡時不會發生變化，這標誌著光量子技術的飛躍。”

竹內團隊認為iNFS 表現出條件相干性，這是一種有點神秘的現象，即使檢測到一個光子，也意味著在多個路徑的疊加中存在其餘光子。

竹內重樹宣布：”我們下一階段的目標是實現更大規模的多光子、多模態和光量子電路晶片。這項研究標誌著在理解和利用量子現象方面的潛在飛躍。”

編譯自/ ScitechDaily