量子光子学革命：新滤波器可保护纠缠！

量子光子学革命：新滤波器可保护纠缠！

由来自罗斯托克大学、南加州大学、佛罗里达州中部大学、宾夕法尼亚州立大学和圣路易斯大学的科学家组成的国际研究小组在量子光子学方面取得了突破性进展。该发现于 2025 年 3 月 28 日发表在《科学》杂志上，并提供了一种保护光学纠缠的新方法。这项工作有可能显着推进先进量子技术的发展，鉴于联合国[uni-rostock.de]宣布的国际量子科学技术年报告称，这一点非常重要……

量子力学正在彻底改变我们对最小尺度自然的理解，并且是现代技术的基础，包括计算速度比经典计算机更快的量子计算机。纠缠是核心，因为它不仅对于计算至关重要，而且还能够实现加密密钥的安全传输并提高传感器的灵敏度。然而，这种纠缠是短暂的，并且很容易由于退相干（例如热噪声）而丢失。

新型纠缠过滤器

由 Alexander Szameit 教授领导的研究小组克服了在光子电路中保持纠缠的挑战。他们的方法使用所谓的“光线”，允许光子在相邻通道之间“跳跃”。该技术根据反宇称时间对称性对耦合进行有针对性的调整，以从系统中去除未纠缠的组件。新开发的纠缠滤波器对于单光子和双光子激发都实现了近乎理想的精度，并且对退相干具有鲁棒性。

此外，他还强调，这些发现不仅对学术研究具有重要意义，而且对量子通信的实际应用也具有重要意义。量子通信基于量子纠缠和叠加原理等物理原理，可以实现密钥的防窃听交换，以编码与安全相关的信息。与算法加密方法相比，该系统可用于高安全性网络 [fraunhofer.de] 报告称……

量子通信的技术进步

弗劳恩霍夫研究所正在 QuNET 计划中致力于开发量子通信系统和光链路技术。目标是为不同波长带和传输介质之间的安全连接奠定基础。这些系统的基本构建模块包括精密光学反射望远镜、偏振纠缠光子对源和高分辨率探测系统。这些组件不仅能够传输偏振编码的量子态，而且还能保证高密钥交换率。

安全性基于经过验证的偏振纠缠光子 BBM92 协议，该协议保证了通信的绝对安全性。量子密码学以 BB84 协议为基础，允许以高安全级别传输信息，从而抵抗未来的量子计算机 [das-wissen.de] 报告称……

此外，由于量子信息在长距离内会退化，因此需要量子中继器来延长传输距离。这些技术挑战和限制凸显了该研究领域的动态性质以及进一步投资基础研究和标准化量子加密协议开发的必要性。

总体而言，最近的研究显示了量子通信的巨大潜力，不仅在牢不可破的安全性和全球覆盖范围方面，而且在数字时代更快的信息传输方面。