hyperentanglement允许光子携带更多数据

艺术家的量子频率梳理的概念。Nicoletta Barolini.

通过将每个光子对切成多个尺寸，来自加州大学洛杉矶的研究人员已经证明了利用光粒子的新方法。

由UCLA电气工程师领导的研究人员团队已经证明了一种新的方式来利用彼此连接的光颗粒或光子，无论它们相距多远 - 一种称为量子缠结的现象，都是齐样的。

在先前的研究中，光子通常通过它们的量子特性的一个尺寸缠结 - 通常是它们极化的方向。

在新的研究中，研究人员证明它们可以使用诸如光子的能量和旋转的量子特性将每个光子对缠绕成多个尺寸。这种称为Hypertanglement的方法允许每个光子对携带比以前的方法更有的数据。

量子纠缠可以允许用户通过网络发送数据，并立即知道该数据是否已将其发送到目的地而不被截取或更改。使用hyperentanglement，用户可以使用相同的网络发送更密集的信息数据包。

该研究在自然光子学中发表的是，由Chee Wei Wong of Chee Wei Wong的研究科学家Zhenda Xie领导，电气工程学副教授，是研究项目的主要调查员。来自MIT，哥伦比亚大学，马里兰大学和国家标准与技术研究院的研究人员也是团队的一部分。

Albert Einstein着名的量子缠结作为“距离幽灵动作”，因为它似乎是如此不可能，在纠缠的配对中发生的一个粒子也会立即发生在另一个粒子上，即使在远方距离也会发生。现象超过了光速。

在新的研究中，研究人员以称为双音频梳状的形状送过11个光子，基本上将缠绕的光子缠绕成较小的部分。

在安全数据传输中，通过光纤网络发送的光子可以通过缠结加密。利用每个缠结的尺寸，光子对承载的信息量加倍，因此光子对缠绕在五个维度中可以携带32倍，因为一对仅缠绕一个。结果极大地延伸了波长复用，在单个光纤上携带许多视频的方法。

“我们表明，可以在单个光子级别产生光学频率梳，”谢说。“基本上，我们在量子级利用波长锁相多路复用概念。”

研究的潜在应用包括安全通信和信息处理，特别是对于具有最小误差的高容量数据传输。这对医疗服务器，政府数据通信，金融市场和军事通信渠道以及量子云通信和分布式量子计算有用。

“我们很幸运能够核实麻省理工学院杰夫希拉教授的十年历史的理论预测，可以在梳状状态下观察量子纠缠，”王说。“在NIST的最先进的高速单光子探测器的帮助下，谢博士博士博士博士能够验证光子的高维和多程度的自由纠缠。这些观察结果表明了一种新的基本上安全的密集信息处理和通信方法。“

本文的共同作者是萨姆赫斯特清，新安徐和君林梁，哥伦比亚的先前学生和博士后科学家;田忠，教授Jeffrey Shapiro和Franco N.C.麻省理工学院;南京东南大学延晓荣;与马里兰大学和NIST隶属于附属联盟的Joshua Bienfang和Alessandro Resterli。

该工作由国防高级研究项目机构提供资金。

出版物：Zhenda谢，等，“通过双相频率梳利地利用高维超复制，”自然光子学，2015; DOI：10.1038 / nphoton.2015.110