化工儀器網手機版
移動端訪問更便捷
首款高精度量子糾纏光學濾波器問世：量子技術邁向實用化的關鍵一步
2025年04月22日 15:00:10
來源：化工儀器網 點擊量：974
近日，美國南加州大學研究團隊在《科學》雜志上發表了一項突破性成果——全球首款高精度量子糾纏光學濾波器問世。
量子糾纏，屬于量子力學中最神秘的現象之一，正在悄然改變人類科技。當兩個粒子發生糾纏時，無論相隔多遠，改變一個粒子的狀態會瞬間影響另一個——這種“幽靈般的超距作用”讓科學家看到了實現超高速計算、絕對安全通信的曙光。然而，量子糾纏的脆弱性如同阿喀琉斯之踵：環境中的微小噪聲就能輕易破壞其精密關聯，嚴重制約量子技術的實際應用。
近日，美國南加州大學研究團隊在《科學》雜志上發表了一項突破性成果——全球首款高精度量子糾纏光學濾波器問世。這款基于反奇偶校驗時間(APT)對稱理論的設備，能夠像“量子雕塑家”一般精準剔除噪聲干擾，保留純凈的糾纏態，其保真度突破99%，為量子技術的實用化進程按下加速鍵。
傳統光學濾波器通過避免光損耗來維持信號完整性，但南加州大學團隊另辟蹊徑。他們利用APT對稱性理論，構建了一種“主動接納可控損耗”的全新光操控體系。在專門設計的激光寫入玻璃光波導網絡中，APT對稱性通過精確調節光的耗散與干涉效應，形成類似“量子篩”的結構：噪聲被定向引導至耗散通道，而糾纏光子對則被“保護”在穩定的干涉路徑中。
“這相當于在光路中設置了‘單行線’和‘隔離帶’。團隊負責人阿米爾·薩法維-納伊尼教授比喻道，“即使入射光被嚴重污染，濾波器也能像智能導航一樣，將關鍵糾纏光子引導至‘安全通道’。”實驗表明，該設備在處理經過噪聲混合的糾纏光子對時，仍能恢復出接近理論極限的純凈糾纏態。
實驗驗證：99%保真度刷新世界紀錄
研究團隊通過量子層析成像技術，對濾波器的性能進行了嚴苛驗證。在實驗中，他們利用實驗室生成的單光子與糾纏光子對作為“測試樣本”，模擬真實環境中的噪聲干擾。結果顯示，經過APT對稱濾波器處理的光子對，其糾纏態的重建保真度達到99.2%，遠超此前同類設備的最佳水平(約95%)。
“這一指標意味著，我們可以在復雜的光學環境中，幾乎無損地傳輸量子信息。”論文第一作者李明博士指出，“這為構建大規模量子網絡奠定了基礎——就像在暴雨中仍能清晰通話的‘量子通信專線’。”
該濾波器的問世，直接推動了量子通信與計算領域的三大核心場景升級：量子密鑰分發：基于糾纏光子對的密鑰分發協議(如E91協議)，其安全性依賴于糾纏態的純凈度。新濾波器可顯著提升密鑰生成速率，同時降低被竊聽風險。量子隱形傳態：在傳輸未知量子態時，濾波器能過濾掉信道中的噪聲光子，提高傳輸保真度，使“瞬間轉移”量子信息成為可能。量子計算架構：集成于量子光子電路中的濾波器，可為超導量子比特或離子阱系統提供“噪聲屏障”，提升量子邏輯門的操作精度。
南加州大學團隊采用激光直寫技術制造的玻璃光波導，不僅具備低損耗特性，還能通過微納加工實現高度集成化設計。這意味著未來可將濾波器與量子芯片、光子傳感器等器件封裝為“量子功能模組”，推動量子技術從實驗室走向實際應用場景。
“我們已經在探索將該濾波器與量子中繼器結合，構建跨城域的量子網絡。”薩法維-納伊尼教授透露，“理論上，這種集成系統可將量子信號傳輸距離延長至數千公里，同時保持糾纏態的高保真度。”APT對稱性概念的引入，顛覆了傳統光學設計中對“無損傳輸”的執念。研究團隊證明，通過巧妙利用可控損耗，反而能實現更高效的光操控。這一理論突破不僅限于量子領域，還可能催生新型光子器件，
相關閱讀 Related Reading
查看更多+-
為提升公平競爭審查質效，強化制度剛性約束，近日，國家市場監管總局公布《公平競爭審查條例實施辦法》，自2025年4月20日起施行。2025-04-24 11:59:09
-
《國家智能制造標準體系建設指南(2024版)》聚焦智能裝備、工業軟件、智能工廠、智慧供應鏈、智能賦能技術、智能制造新模式、工業網絡...2025-04-24 10:29:37
-
近日，工業和信息化部召開了第九次中小企業圓桌會議，其中提到，工業和信息化部將加快構建促進專精特新中小企業發展壯大機制。2025-04-24 09:05:03
-
4月18日，中華人民共和國科學技術部發布關于公開征求《國家科學技術獎勵條例實施細則（修訂草案征求意見稿）》意見的通知。2025-04-23 14:57:49
-
農業農村部大豆(東北)全程機械化科研試驗基地建設采購項目(四次)的預算金額為192萬元，項目編號為[230001]GFCG[GK]...2025-04-23 11:34:20
-
預算598.65萬元 中國農業大學動物醫學院采購一批重點實驗室儀器設備
中國農業大學動物醫學院中獸醫生物學重點實驗室儀器設備采購項目的預算為598.65萬元，項目編號為CAU-HWZB-2025063(...2025-04-22 16:06:59
版權與免責聲明
- ①凡本網注明“來源：化工儀器網”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網絡有限公司-化工儀器網合法擁有版權或有權使用的作品，未經本網授權不得轉載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經本網授權使用作品的，應在授權范圍內使用，并注明“來源：化工儀器網”。違反上述聲明者，本網將追究其相關法律責任。
- ②本網轉載并注明自其他來源（非化工儀器網）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責，不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時，必須保留本網注明的作品第一來源，并自負版權等法律責任。
- ③如涉及作品內容、版權等問題，請在作品發表之日起一周內與本網聯系，否則視為放棄相關權利。
