量子物理学家创造了光子纠缠的新记录：

纠缠光碎片命运的新方法克服了基于光子的量子计算道路上的一些严重障碍。

德国马克斯普朗克量子光学研究所的研究人员已成功纠缠14 个光子进入被认为最适合量子位的状态，是之前尝试的两倍多，同时也提高了它们的效率。

与更传统形式的计算技术背后的二进制代码“位”不同，量子位存在于一个称为叠加的概率状态，在空中翻滚时表现得像一枚翻转的硬币。

基于量子硬币组下落方式的算法可以简化一些非常复杂的数学运算，但前提是它们集体自旋不会在不知不觉中被环境吹离轨道。

称为退相干，这种对粒子叠加的中断是工程师设计有用的量子计算机的巨大障碍。

在理论，几乎任何东西g 可以存在于状态的量子叠加中，从电子到原子再到整个分子（或更大）。但是，为了限制退相干，更小、更简单的物体更胜一筹。

光子是理想的量子比特。不幸的是，实用的量子计算机需要大量的量子比特。数以千计。甚至数百万。越多越好。它们不仅需要同时在叠加中旋转，而且还必须共享它们的命运。或者，用物理学术语来说，纠缠。

这就是挑战所在。

纠缠光子对的方法相对简单。迫使一个原子发射光波，然后使用特殊屏幕将其分开，您将得到两个具有共同历史的光子。

虽然它们仍在飞行中，但各自的特性尚待测量，它们或多或少就像那个旋转的硬币。最终，一个会出现正面，另一个会出现反面。

纠缠两个以上的光子变得更具挑战性。

用物体进行的实验称为d 量子点已设法纠缠三到四个光子链。它不仅不太可能生产出量子计算机所需的成百上千个，而且使用这种方法的纠缠状态也不像工程师们希望的那样可靠。

更多最近的研究使用具有大电子的原子称为里德堡原子的轨道产生了多达六个纠缠光子，所有光子都以有效纠缠的形式存在。尽管该方法可以制造出超快的计算组件，但它也不是一个易于扩展的选项。

理论上，这种最新的解决方案可以产生任意数量的纠缠光子，而且都处于理想状态。

“这个实验的诀窍在于我们使用单个原子发射光子并以非常特殊的方式交织它们，”物理学博士生和主要作者 Philip Thomas 说。

一个铷原子被激发发出光波，这些光波被引导到一个形状为以非常精确的 m 来回反射它们的空腔中anner。

通过完美微调铷发光的方式，每个光子都可以与整个原子的状态纠缠在一起——这意味着每个在空腔中来回弹跳的光子都与其大量的兄弟姐妹纠缠在一起

Thomas 说：“因为光子链是从单个原子中产生的，所以它可以以一种确定性的方式产生。”

在这种情况下，该团队设法在效率较低的线性簇中纠缠 12 个光子，在珍贵的 Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) 态纠缠 14 个光子。

“据我们所知，14 个相互连接的光粒子是数量最多的迄今为止在实验室中产生的纠缠光子，”Thomas 说。

他们不仅能够纠缠如此多的光子，而且这种方法的效率比过去的过程有所提高，几乎每一个两个光子提供整齐纠缠的量子比特。

未来的设置将需要引入第二个原子来提供 f 所需的量子比特或许多量子计算操作。纠缠光子可以为计算以外的技术提供基础，在量子加密通信中发挥核心作用。

这项研究发表在《自然》杂志上。