一个光子首次被“劈裂”成三个

科学日报，3月2日(记者刘霞)——根据物理学家组织网络最近的一份报告，加拿大滑铁卢大学量子计算研究所(IQC)的科学家报告说，他们首次将一个光子“分裂”成三个光子。这项最新研究有望促进量子技术的发展。

在这项研究中，由IQC首席研究员克里斯·威尔逊领导的科学家团队首次使用量子光学领域中的自发参量下转换(SPDC)方法将一个光子“分裂”为三个光子，并在量子光学中创造了所谓的光的非高斯态——这种态被认为是实现量子霸权的关键因素。

上海交通大学集成量子信息技术研究中心主任金先民向《科技日报》记者解释道:“光子相对稳定，光子之间很难相互作用。量子技术的许多关键操作，无论是本文提到的双光子和三光子的自发参量下转换，还是光量子逻辑门，都需要极强的非线性效应作为辅助，这是目前实验上难以实现的

Wilson的团队使用微波光子来扩展SPDC方法的限制。在实验中，他们使用了超导参量谐振器。结果清楚地表明，这三个光子在不同的频率下有很强的相关性。他们正在进行研究以证明这些光子是纠缠在一起的。

威尔逊说:“众所周知，30多年来双光子版本一直是量子研究的主要工具，但是双光子系统产生的纠缠类型是有限的。最新的研究使我们能够超越现有的将一个光子分成两个纠缠光子的能力。三光子子系统将克服双光子系统的局限性，并有望开辟三光子量子光学的新领域，鼓励进一步的理论研究和实验应用，并产生使用超导单元的光量子计算机。”

“量子霸权”的概念最早是由加州理工学院理论物理学家约翰·威望在2011年的一次演讲中提出的。它也被称为“量子优势”或“量子优势”。衡量量子计算机实现“量子霸权”的标准是，它们能比经典计算机更好地解决特定的计算问题。

据报道，中国科学家已经对“量子霸权”标准进行了研究。他们以当时世界排名第一的“天河二号”超级计算机为参照，发现要实现“量子霸权”，需要产生、操纵和探测至少50个光子。

金贤敏强调:“除了表明一个光子可以“分裂”成三个光子之外，威尔逊的研究将通过发展强大的非线性控制能力，为50个光子态的“量子霸权”提供基础支持。”