【Metasurfaces将有助于简化量子信息技术 但也可以实现复杂的应用】产生量子纠缠的设备通常体积庞大，且每次只能产生一对纠缠光子。现在，科学家们发明了一种厚度约为一便士三分之一的装置，它不仅可以成对产生复杂的纠缠光子网，还可以将多对纠缠光子连在一起。本发明不仅可以大大简化量子技术所需的设置，而且有助于支持更复杂的量子应用。

据了解，产生纠缠光子的常见方法是将光束照射到一个特殊的“非线性晶体”上。每个晶体都可以将一个光子分裂成两个能量较低、波长较长的纠缠光子。

“传统的纠缠光子产生技术并不灵活，它们只能在通常非常窄的特定波长范围内产生光子对，”合著者Maria Chekhova说，她是德国埃尔朗根马普科学研究所的物理学家。这种窄带宽会限制通信速率。

此外，Chekhova补充道，产生纠缠光子的标准方法最终决定了纠缠光子的许多特性，如波长和偏振。她解释说，如果想进一步操纵这些特征，就需要更多的设备。另外，非线性晶体通常体积较大。对于需要许多纠缠光子的应用来说，这可能很麻烦。“一个量子计算源需要数十或数百个体积庞大的晶体，”研究共同发起人、Albuquerque Sandia国家实验室集成纳米技术中心的物理学家Igal Brener说。

科学家们现在发现，只有大约半毫米厚的设备就足够了。这些设备是亚表面，表面覆盖着大量的微观柱子。Brener说：“我们只需要将一个或多个激光聚焦到一个平坦的样品上，其余的都由亚表面完成。”

每一个亚表面都由一个500微米厚的玻璃表面组成，表面覆盖着砷化镓结构，每个亚表面都类似于约300纳米宽的立方体，上面刻有缺口。调整每个亚表面纳米结构的组成、结构和位置的方式可以帮助科学家控制落在器件上的光的许多特征。

将激光束照射到这些亚表面上会导致纠缠光子出现。Brener说：“原则上，一个亚表面可以产生几种类型的纠缠光子对。使用多光子对创建更复杂的量子状态可以带来进行量子计算、传感、加密等的新方法或更有效的方法。”

此外，亚表面可以操纵一系列纠缠光子的特征，“但我们还并没有探索那个自由度，”Brener说，“机会是巨大的，我们还只触及了表面。”

目前，这些亚表面的效率较低。Chekhova说：“我们的速率不到每秒一对，而标准晶体的速率为每秒数十万对。” 然而，她指出，进一步改进设备可能会将效率提高至少千倍。

该小组的研究内容在线发表在了8月25日的《科学》杂志上。

https://t.cn/A6oJKAhG

【量子力学基础研究获新进展】中国科学技术大学郭光灿院士团队李传锋、黄运锋等与西班牙理论物理学家Marc-Olivier Renou等合作，实验验证了基于局域操作和共享随机性（LOSR）理论框架下的真多体非局域性，结果表明用两体或三体非局域关联无法解释自然界产生的所有关联。相关成果日前发表于国际知名期刊《物理评论快报》，并被选为该期的封面文章。论文传送门☞https://t.cn/A6ofHUQT

量子力学允许粒子之间存在非局域的关联，即量子非局域性。量子非局域性是实现各种量子信息过程的重要资源。对于多体系统，真多体非局域性被认为是多体系统中能展现的最强非局域关联。

真多体非局域性检验通常依赖于局域操作和经典通信（LOCC）框架下的不等式的违背。然而在这种检验中，通常需要假定不同观测者间联合测量的概率分布服从无信号条件，经典通信是禁止的，因此基于LOCC的真多体非局域性并不是良好的定义。

在量子资源理论中，LOCC并不是唯一可以用来定义纠缠资源的免费操作，在去除经典通信后，一个更为自然的定义是基于LOSR的理论框架。

在实验中，研究组先验证了三体纠缠结构的非局域性。该三体系统的LOSR局域模型允许三体之间具有共享随机性，并允许对任意两体之间的关联不设限，即允许其关联可以是量子关联，也可以具有更为广泛的不依赖量子力学描述的广义概率理论所允许的关联。

研究组联合Marc-Olivier Renou等人对此前相关理论工作中提出的LOSR非局域性不等式进行改进，针对多光子实验中常见的白噪声提出了鲁棒性更强的不等式，并在实验中利用自主研制的“三明治型”高保真度多光子纠缠源以26.3个标准差的违背验证了真三体LOSR非局域性。

研究组进一步在四体情形实验违背了真四体LOSR不等式，实验排除了基于共享随机性和三体广义关联的局域性模型，展示了真四体非局域性。

这些实验结果表明仅两体或三体非局域关联无法解释自然界产生的所有关联。该工作中提出的不等式可以拓展到任意N体情形，而制备高保真度纠缠源的方法为实验展示更大量子系统非局域性打下基础。（来源：中国科学报 王敏）

1.新的诺贝尔物理学奖真的有点意思啊，量子纠缠为什么只是两个光子的纠缠?a=b+c，选了b，则另一个光子不管在宇宙间跨越多远距离都能瞬间变成c，就真的。。。好神奇，看到评论说有些时候人也会感知到未来不妙的事情，是否也属于量子纠缠的一种?感觉这个角度有点意思啊，如果当纠缠的量子数量足够多，那么是否也会有完全相对应的人、物呢？再进一步，既然量子纠缠都是两两一对，那么我们世界上只看一个的东西，比如每个独特的人，是否在宇宙中某个星球就对应着另一个其他的人？毕竟a=b+c，b在地球出现了，那c首先得肯定其存在，其次，不在地球的话，就在别的星球，所以真有反宇宙?真有逆时空?此外，为什么只能两个组成一对?即使论证出“上帝确实掷骰子”人确实有自由意志，未来也不再是决定好的，但现实确是两两一对的量子纠缠远比“上帝掷骰子”更有隐隐的不安和恐怖啊。说好的三生万物呢？为什么一定要有两两一对中，“一对”这个集合概念呢?为什么就不能像元素周期表一样只有各自独立形态的信息而不组合呢?为什么一个东西总会被分为两个?这两个是补充关系还是对立关系?
2.图文无关，只不过不想发两次动态，有点懒。