一组连络东谈主员仍是开荒出一种袖珍、节能的成就，八成产生光子对，在职何距离上齐能保捏量子纠缠。

运用创新的材料和模范，这一成就标记着量子本事上前迈出了一大步，有可能透顶改动计较、电信和高精度传感系统。

光子对产生的默契

一个多世纪以来，物理学家一直在解开光子、电子和其他亚原子粒子在难以置信的微弱模范上的步履之谜。反过来，工程师们花了几十年时刻将这些发现诊治为实用本事。

量子纠缠是这个限度最乐不思蜀的风物之一。当两个光子纠缠在一谈时，它们的气象以这么一种阵势相干在一谈，即一个光子气象的任何变化齐会立即被另一个光子反应出来，不论它们相距多远。

纯粹80年前，阿尔伯特·爱因斯坦将这种风物称为“鬼魂般的超距作用”。今天，量子纠缠是寰球连络的一个主要焦点，况兼正在成为竣事量子比特（量子信息的基本单元）的首选模范。

现在，制造光子对最有用的模范是让光波穿过一个大到无谓显微镜也能看到的晶体。在1月13日发表在《当然光子学》杂志上的一篇论文中，由哥伦比亚工程连络东谈主员和互助者指引的一个团队形容了一种创造这些光子对的新模范，这种模范不错在更小的成就上使用更少的能量竣事更高的性能。哥伦比亚大学工程学院机械工程副讲授詹姆斯·舒克（P. James Schuck）匡助指引了这个连络小组。

非线性光学的创新

这些发当代表了非线性光学限度上前迈出的紧迫一步，该限度触及使用本事改动激光，电信和实验室成就等应用的光的性质。

“这项职责代表了畅通宏不雅和微不雅非线性和量子光学的遥远主张的体现，”詹姆斯·舒克说，他是哥伦比亚大学量子科学与本事硕士的集中主任。“它为可推广、高效的片上集成器件（如可调谐微不雅纠缠光子对发生器）提供了基础。”

立异性的量子器件

新成就唯有3.4微米厚，预示着改日许大批子系统的紧迫构成部分不错装在硅芯片上。这一变化将使量子成就的动力成果和合座本事才调显耀提升。

为了制造这种安装，连络东谈主员使用了一种叫作念二硫化钼的范德华半导体过渡金属的薄晶体。然后，他们把6块这么的水晶片堆叠起来，每一块齐相干于上头和底下的水晶板旋转180度。当光穿过这个堆叠时，一种叫作念准相位匹配的风物会控制光的特色，从而产生成对的光子。

光子对产生的冲破

这项新连络初次将范德华材料中的准相位匹配用于产生波长对电信有用的光子对。这种本事显著比畴昔的模范更有用，而且更阻截易出错。

詹姆斯·舒克说：“咱们确信这一冲破将使范德华材料成为下一代非线性和量子光子体紧缚构的中枢，它们是竣事统统改日片上本事和取代现时块状和周期性极化晶体的理念念候选者。”

“这些创新将在卫星分拨和出动电话量子通讯等多个限度产生凯旋影响。”

一种新式量子器件的开荒

詹姆斯·舒克和他的团队在他们之前的职责基础上开荒了这种新成就。在2022年，该小组评释了像二硫化钼这么的材料具有非线性光学的有用特色，但性能受到光波在穿过这种材料时互相防止的趋势的截至。

该团队转向一种称为周期性轮询的本事来处分这个问题，即所谓的相位匹配。通过瓜代堆叠中平板的标的，该成就以一种八成在极小长度模范上产生光子对的阵势控制光。

詹姆斯·舒克说：“一朝咱们了解了这种材料有多神奇，咱们就知谈咱们必须追求周期性极化，这不错高效地产生光子对。”