長期以來，量子計算一直在努力有效地產生糾纏光子，但一個研究小組發現了一種改變遊戲規則的方法，即利用元表面–控制光的扁平工程結構。透過利用這些元表面，他們可以比以往更輕鬆、更緊湊地生成和操縱糾纏光子。 這項突破可能為更小、更強大的量子電腦打開大門，甚至為向多個用戶提供糾纏光子的量子網路鋪平道路。

科學家找到了一種利用元表面產生糾纏光子的方法，從而簡化了量子計算和通訊。 (用微小的元表面產生多光子糾纏）。

量子資訊處理依靠多個光子的糾纏來處理大量資料。 然而，如何有效率地創建這些糾纏光子仍然是一項重大挑戰。 傳統方法要麼使用量子非線性光學過程，但難以擴展到大量光子；要麼使用線性分束和量子乾涉，但需要複雜精細的裝置，容易造成損耗和串擾。

來自北京大學、南方科技大學和中國科學技術大學的研究團隊最近在這一領域取得了突破性進展。 根據Advanced Photonics Nexus雜誌報道，他們開發出了一種使用元表面的新技術–超薄工程結構，可以精確控制光的相位、頻率和偏振。 這種方法能在單一元表面上產生多光子糾纏，使過程更簡單、更有效率。

他們的方法是將多個單光子從不同角度引向一個專門設計的梯度元表面。 元表面操縱這些光子，使它們以量子方式發生干涉，產生糾纏光子態。 這種技術不僅能產生各種糾纏態，還能將多個糾纏光子對融合成更大、更複雜的光子群。 因此，可以在更小的空間內編碼更多的量子訊息，從而有可能推動量子計算和通訊技術的發展。

該報告的通訊作者顧穎教授認為，這種新方法為量子信息處理提供了一個全新的視角：”這就像在迷宮中找到一條捷徑。與其在復雜的光學裝置中曲折前行，我們可以用一個元表面來完成這項工作。創建和操縱糾纏光子的過程變得更加簡單和緊湊。

有了這種產生多光子糾纏的新方法，許多量子應用可能變得更容易實現。 例如，元表面可用於產生糾纏光子並將其傳遞給多個用戶，從而促進量子網路的建立。 此外，元表面還可以作為處理更多光子的構件，有可能開發出像筆記型電腦一樣小的量子電腦。 這種可能性令人興奮，而這項研究讓我們離實現這些可能性更近了一步。

編譯自/ scitechdaily