研究人员展示新型光子干涉效应 为大规模可控量子系统铺平道路

导读：研究人员展示了一种新型的光子干涉效应，可以为大规模可控量子系统铺平道路。

研究人员展示了一种新型的光子干涉效应，可以为大规模可控量子系统铺平道路。这是在发展量子信息处理应用的道路上又迈出了一步。

一个关键的实验成功地超越了之前定义的光子应用极限。来自德国汉诺威莱布尼茨大学（Leibniz University Hannover）光子学研究所和PhoenixD卓越集群的Anahita Khodadad Kashi和Michael Kues教授博士展示了一种新的干涉效应。科学家们由此证明，新的彩色编码光子网络可以被挖掘出来，并且参与的光子数量，即光粒子，可以被缩放。这一发现可以成为量子通信、量子计算机的计算操作以及量子测量技术的新基准，并且在现有的光通信基础设施下是可行的。

这一决定性的实验是在汉诺威莱布尼茨大学光子学研究所和汉诺威光学技术中心新成立的 "量子光子学实验室（QPL）"中成功进行的。Anahita Khodadad Kashi成功地对独立产生的不同颜色即频率的纯光子进行了量子力学干涉。Khodadad Kashi检测到了所谓的洪-欧-曼德尔效应。

洪-欧-曼德尔干涉是量子光学的一个基本效应，它构成了许多量子信息处理应用的基础，从量子计算到量子计量。该效应描述了两个光子在空间分束器上碰撞时的行为，并解释了量子力学干涉现象。

目前，研究人员已经利用电信组件实现了频率分束器，并首次在频域内展示了两个独立产生的光子之间的洪-欧-曼德尔效应。与其他维度相比，如偏振（电场的振荡平面）或光子的位置（空间定位），频率更不易受到干扰。这种方法允许灵活的可配置性和对高维系统的访问，这可能会导致未来大规模的可控量子系统。

这种双光子干扰现象可以作为量子互联网、非经典通信和量子计算机的基础。换句话说，该成果可用于基于频率的量子网络。新发现的另一个显著特点是，这种性能的提高可以用现有的基础设施，即标准光纤连接来连接互联网。因此，从理论上讲，未来可以在家中使用量子技术。

科学杂志《Laser & Photonics Reviews》首先发表了这项研究成果。该研究是德国联邦教育和研究部（BMBF）资助的量子未来项目 "PQuMAL"（机器学习的光子量子电路）的一部分。