MPQ团队利用单个铷原子产生了数量破纪录的量子纠缠光子簇

　　在2022年8月24日发表于《自然》杂志上的一篇文章中，来自马克斯普朗克量子光学研究所（MPQ）的一支团队，详细介绍了一种高效驱动光量子纠缠的新方法。虽然听起来有些违反直觉，但数十年来的量子实验已经充分证明无论相距多远，改变其中一个结对粒子的状态、就会同步改变另一粒子的状态。
　　一个铷原子被困在一个由两个高反射镜组成的光学谐振器中（渲染图，来自：MPQ）
　　受量子纠缠现象的启发，近年来已有大量团队投入新兴商业技术的开发。
　　真空状态下的光学谐振器，单个铷原子被困于支架内的锥形镜之间。
　　以量子计算器为例，其中纠缠的例子，就可用于存储和存储信息的量子比特。
　　研究配图1实验设置协议概述
　　为实现最佳效果，量子计算机需要用到能够产生大量粒子、并将之纠缠到一起的装置，但这显然并非易事。
　　研究配图2GHz状态
　　好消息是，MPQ研究人员找到了一种更可靠的量子纠缠方法，并成功地将14个光子纠缠到了一起这也是迄今为止规模最喜人的光子簇。
　　研究配图3集簇状态
　　具体说来是，研究团队从单独的铷原子开始上手，将它困在一个以特定模式反射电磁波的光学腔中。当被特定频率的激光击中时，原子就被赋予了准备就绪的给定特定。
　　研究配图4测得N光子重合率
　　接着研究人员向它发射另一调制脉冲，以使原子发射一个与它纠缠的光子。通过重复该过程，原子便可在每个光子发射之间旋转，直到产生一整条相互纠缠的光子链。
　　扩展数据图1详细的实验序列
　　更棒的是，该过程较现有技术的效率更加出众产生光子的时间占比超过43，近乎每两次光脉冲就能产生一个光子。
　　扩展数据图2奇偶性振荡
　　尽管对于长期关注量子纪录的朋友们来说，14个纠缠量子可能听起来不算多毕竟此前科学家已设法通过气体实验、实现了数万亿个原子的纠缠但此类系统并不适用于量子计算机或量子通信。
　　扩展数据图3发射器的相干特性
　　相比之下，通过常规技术手段产生的光子，其量子应用也要简单得多。更何况这项新技术颇具效率优势，意味着后续能够轻松扩展光子的产量。下一步，MPQ团队计划开展至少利用两个原子的新实验。
　　扩展数据图4vSTIRAP过程引发的失真
　　最后，有关这项研究的详情，已发表于近日出版的《Nature》期刊上，原标题为《Efficientgenerationofentangledmultiphotongraphstatesfromasingleatom》。