完美实现！双光子干涉或可带来量子计算新方法

量子光学是以辐射的量子理论研究光的产生、传输以及光与物质相互作用的学科。双光子干扰是一种基本的量子光学效应，在量子信息科学中有着大量的应用。来自美国坦佩雷大学的Robert Fickler和Markus Hiekkamki，证明了利用光子的空间形状可以近乎完美地控制双光子干涉。研究结果发表在《物理评论快报》期刊上。

单光子可以有高度复杂的形状，已知有利于量子技术，如量子密码、超灵敏测量，或量子增强计算任务。为了利用这些所谓的结构光子，关键是要让它们干扰其他光子。

“基本上所有量子技术应用中，一个关键任务是提高以更复杂和可靠的方式操纵量子态的能力。在光子量子技术中，这项任务包括改变单个光子的性质，以及多个光子彼此干涉。”Fickler说。

两位研究人员针对沿单一光束路径的多个横向空间模式的双光子干涉进行了研究。除了使用二维空间模式分流器实现Hong-Ou-Mandel干扰的模拟之外，他们还将该方案扩展到观察不同的三维和四维空间模式多端口的凝聚和反凝聚。在空间模式内的操作，沿着单一的光束路径，解除了对干涉测量稳定性的要求，为复杂的量子信息任务开辟了实现线性光学网络的新途径。

研究人员下一步的目标是利用这种方法开发新的量子增强传感技术，同时探索更复杂的光子空间结构，开发利用量子态计算系统的新方法。

参考资料：

http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2021/5/457119.shtm