物理學家發現了一種將光和聲音糾纏在一起的激進新方法

粒子的量子糾纏現已成為成熟的技術。您採用兩個或多個未測量的粒子並將它們關聯起來，使它們的屬性模糊並相互鏡像。測量一個和另一個的相應屬性，即使相距很遠，也能立即鎖定到位。

在新的研究中，物理學家提出了一種大膽的方法來改變它，透過將兩種截然不同的粒子（光的單位或光子）與聲子（聲波的量子等價物）糾纏在一起。

德國馬克斯普朗克光科學研究所的物理學家朱長龍、克勞迪烏·基因和比爾吉特·史提勒將他們提出的新系統稱為光聲糾纏。

這代表了一個使用兩種截然不同的基本粒子的混合系統，建立了一種獨特的抵抗外部噪聲的糾纏形式，這是量子技術面臨的最大問題之一，使其成為邁向更強大的量子設備的重要一步。

量子糾纏在高速量子通訊和量子運算方面具有廣泛的應用前景。在測量之前和之後定義孤立和糾纏粒子的獨特物理原理使其成為從加密到高速演算法等一系列用途的理想選擇。

但這些過程所需的微妙量子態很容易被破壞，這個問題限制了在實際應用上的實現。

科學家們正在努力解決這個問題，並提出了一些有希望的途徑。更高維度減少了退化噪音的影響，加入更多粒子到糾纏系統。不過，可行的解決方案很可能涉及不只一種途徑，因此我們擁有的選擇越多，找到正確組合的可能性就越大。

朱和他的同事研究的路徑不是將光子與其他光子配對，而是將完全不同的傳播的「粒子」：聲音。這是很難實現的，因為光子和聲子以不同的速度傳播並且具有不同的能階。

研究人員展示如何利用一種稱為布里淵散射的過程來糾纏粒子，即光被材料中原子之間產生的熱聲振動波散射。

在他們提出的固態系統中，研究人員將雷射和聲波脈衝到片上固態布里淵主動波導中，旨在誘導布里淵散射。當兩個量子沿著相同的光子結構傳播時，聲子以慢得多的速度傳播，從而導致散射，從而使攜帶顯著不同能階的粒子糾纏在一起。

更有趣的是，它可以在比標準糾纏方法更高的溫度下實現，將糾纏帶出低溫區，並有可能減少對昂貴的專用設備的需求。

研究人員表示，這需要進一步的調查和實驗，但這是一個有希望的結果。

“事實上，該系統在光學和聲學模式的大頻寬上運行，”他們寫，「帶來了連續模式糾纏的新前景，在量子計算、量子儲存、量子計量、量子隱形傳態、糾纏輔助量子通訊以及邊界探索等方面具有巨大的應用潛力」。

該研究發表於物理評論快報。