我国学者在量子物理领域研究中取得进展
日期 2020-10-23  来源:数理科学部   作者:李会红 金亮 章志明 

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图1. 旋转腔光机械系统示意图(同一激光从左边输入可以产生光机械纠缠,从右边输入则无法产生纠缠)

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(a) 存在背散的非理想光力系统,光力纠缠受到抑制

(b) 旋转光力系统中,光力纠缠的非互易恢复

图2. 背向散射噪声引起的纠缠抑制与非互易调控的纠缠恢复

       在国家自然科学基金项目(批准号:11935006、11775075、11774086)资助下,湖南师范大学匡乐满教授团队提出了一种实现非互易光机械纠缠的新方案,揭示了量子非互易纠缠的保护和恢复机制。相关研究成果以“抗背散耗散的非互易光机械纠缠(Nonreciprocal Optomechanical Entanglement against Backscattering Losses)”为题,于2020年10月2日发表在《物理评论快报》 (Physical Review Letters)杂志上,论文链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.143605。

  量子纠缠是量子力学特有的性质,是实现量子计算、量子通讯和量子精密测量等量子信息技术的核心量子资源,在量子技术发展中发挥着重要作用,如何实现量子纠缠的保护和恢复是量子信息领域的挑战性难题。

  互易性指空间中任意两点之间的物理量传递具有对称性,是物理系统的基本属性。近年来,通过非线性等手段实现了非互易器件在光学、声学以及电学等领域的突破性进展。然而,多数研究聚焦在隔离器、循环器等经典领域的非互易应用上。该研究利用旋转腔方案实现了非互易光机械纠缠;发现了在微腔存在表面不光滑、材料不均匀等引起耗散的情况下,非互易系统相比于互易系统有着巨大优势,非互易纠缠的质量有望达到理想微腔的水平;发现了非互易调控可抑制环境的量子消相干效应、恢复系统的量子相干性,从而实现量子纠缠的保护和恢复。

  该研究为探索利用各类非互易器件保护和操纵量子资源奠定了基础,有望在抗噪声量子处理器和传感器及手性量子网络等量子技术领域中获得重要应用。