日本的一个研究小组发现了量子技术中非福克态（iNFS）的重要特性，通过多重线性光学揭示了它们的稳定性，为光量子计算和传感的进步铺平了道路。量子物体（如电子和光子）的行为方式与其他物体不同，从而实现了量子技术。这就是揭开量子纠缠之谜的关键所在，在量子纠缠中，多个光子以多种模式或频率存在。

利用光子量子电路实现并验证超越线性光学极限的光子相关性 资料来源：京都大学/竹内重树

在追求光子量子技术的过程中，先前的研究已经证实了福克态（光子数态）的有用性。这些多光子、多模式态是通过所谓的线性光学技术巧妙地组合多个单光子输入而实现的。然而，一些重要和有价值的量子态需要的不仅仅是这种逐光子的方法。

现在，来自京都大学和广岛大学的一个研究小组从理论和实验上证实了非福克态（或称 iNFS）的独特优势，即复杂量子态需要的不仅仅是单光子源和线性光学元件。

"我们利用多光子光量子电路成功证实了 iNFS 的存在。"共同作者 Geobae Park 补充说："我们的研究将为光量子计算机和光量子传感等应用带来突破。"

光子是一种很有前途的载体，因为它可以远距离传输，同时在恒定室温下保持其量子态。利用多种模式的许多光子将实现远距离光量子加密、光量子传感和光量子计算。

合著者冈本亮解释说："我们利用傅立叶变换光子量子电路，以三种不同的路径表现两个光子，煞费苦心地生成了一种复杂的iNFS，这是实现条件相干现象的最大挑战。"

与量子纠缠的比较

此外，这项研究还将另一种现象与广泛应用的量子纠缠进行了比较，量子纠缠只需穿过一个线性光学元件即可出现和消失。量子纠缠是指在两个独立系统之间的叠加中具有两个或多个相关态的量子态。

广岛大学的霍尔格-F-霍夫曼（Holger F Hofmann）指出："令人惊讶的是，这项研究表明，iNFS 的特性在穿过由许多线性光学元件组成的网络时不会发生变化，这标志着光量子技术的飞跃。"

竹内团队认为 iNFS 表现出条件相干性，这是一种有点神秘的现象，即使检测到一个光子，也意味着在多个路径的叠加中存在其余光子。

竹内重树宣布："我们下一阶段的目标是实现更大规模的多光子、多模态和光量子电路芯片。这项研究标志着在理解和利用量子现象方面的潜在飞跃。"

编译自/ScitechDaily