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新科技可捕捉超高速能量時間纏結光子對
作者:駐加拿大台北經濟文化代表處科技組 現職:駐加拿大台北經濟文化代表處科技組
文章來源:加拿大滑鐵盧大學2018年2月1日
發佈時間:2018.03.28
加拿大滑鐵盧大學(University of Waterloo)量子計算研究所的(Institute for Quantum Computing,IQC)科學家們首次捕捉到超高速能量時間纏結光子影像,此一新技術將可直接應用於量子加密及通訊方式,包括建立高安全性遠距通訊管道的可能性,研究報告主要作者及滑鐵盧大學科學系博士候選人麥克林(Jean-Phillipe MacLean) 表示:「這項技術將使我們能探索現因探測器速度太慢而無法偵測的各種量子效果。」
  為了盡可能捕捉最快速的量子活動,研究員人使用了一種名為「光閘」(optical gating)的技術。類似哈洛德•艾格頓(Harold Edgerton)使用高速閃光燈捕捉20世紀標誌性的圖像,滑鐵盧大學的新方法使用光的短脈衝及時對光子進行成像。此技術令研究人員能超越目前探測器的限制並測量纏結光子對,其解析度低於萬億分之一秒。
  麥克林表示:「在過去的10至20年間,研究人員一直在探索並利用能量時間纏結進行通訊。我們因為能夠測量超高速的纏結光子,此一技術為在一個全新領域利用纏結開啟了大門。」能量-時間纏結是光量子學中的一個特色。當一對光子因頻率及抵達時間相同而緊密相連便產生纏結現象。科學家們一直對於利用能量-時間纏結進行量子通訊有興趣,但迄今在直接觀測能量及時間一事上,仍欠缺解析度,新的方法則是利用一個在傳統量子光學研究中常用的工具。在傳統光學中,利用超高速時間尺度精準測量光的能量和時間特徵,導致了雷射物理學及光譜學的發明。
  IQC臨時行政主管暨滑鐵盧大學科學系教授瑞希(Kevin Resch)表示:「超高速及量子是光學科學中的兩個前沿。將其中一個的技術移用至另一個,開啟了令人興奮的各種可能性。」上述研究刊載於物理評論通訊(Physical Review Letters)。

https://uwaterloo.ca/news/news/new-technique-can-capture-images-ultrafast-energy-time
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