物理学家发现了一种将光和声音纠缠在一起的激进新方法

粒子的量子纠缠现已成为一门成熟的技术。您采用两个或多个未测量的粒子并将它们关联起来，使它们的属性模糊并相互镜像。测量一个和另一个的相应属性，即使相距很远，也能立即锁定到位。

在新的研究中，物理学家提出了一种大胆的方法来改变它，通过将两种截然不同的粒子（光的单位或光子）与声子（声波的量子等价物）纠缠在一起。

德国马克斯·普朗克光科学研究所的物理学家朱长龙、克劳迪乌·基因和比尔吉特·斯蒂勒将他们提出的新系统称为光声纠缠。

这代表了一个使用两种截然不同的基本粒子的混合系统，建立了一种独特的抵抗外部噪声的纠缠形式，这是量子技术面临的最大问题之一，使其成为迈向更强大的量子设备的重要一步。

量子纠缠在高速量子通信和量子计算方面具有广阔的应用前景。在测量之前和之后定义孤立和纠缠粒子的独特物理原理使其成为从加密到高速算法等一系列用途的理想选择。

但这些过程所需的微妙量子态很容易被破坏，这个问题限制了其在实际应用中的实现。

科学家们正在努力解决这个问题，并提出了一些有希望的途径。更高维度减少了退化噪音的影响，添加更多粒子到纠缠系统。不过，可行的解决方案很可能涉及不止一种途径，因此我们拥有的选择越多，找到正确组合的可能性就越大。

朱和他的同事研究的路径不是将光子与其他光子配对，而是将完全不同的传播的“粒子”：声音。这是很难实现的，因为光子和声子以不同的速度传播并且具有不同的能级。

研究人员展示了如何利用一种称为布里渊散射的过程来纠缠粒子，即光被材料中原子之间产生的热声振动波散射。

在他们提出的固态系统中，研究人员将激光和声波脉冲到片上固态布里渊有源波导中，旨在诱导布里渊散射。当两个量子沿着相同的光子结构传播时，声子以慢得多的速度传播，从而导致散射，从而使携带显着不同能级的粒子纠缠在一起。

更有趣的是，它可以在比标准纠缠方法更高的温度下实现，将纠缠带出低温区，并有可能减少对昂贵的专用设备的需求。

研究人员表示，这需要进一步的调查和实验，但这是一个有希望的结果。

“事实上，该系统在光学和声学模式的大带宽上运行，”他们写，“带来了连续模式纠缠的新前景，在量子计算、量子存储、量子计量、量子隐形传态、纠缠辅助量子通信以及边界探索等方面具有巨大的应用潜力”。

该研究发表于物理评论快报。