使用光子量子电路实现和验证超越线性光学极限的光子相关性。
量子物体，如电子和光子，在实现量子技术的方式上与其他物体的行为不同。这就是解开量子纠缠之谜的关键，其中多个光子以多种模式或频率存在。
在追求光子量子技术时，以前的研究已经确定了福克态的有用性。这些是多光子、多模态，通过使用所谓的线性光学巧妙地组合多个单光子输入而实现的。然而，一些基本且有价值的量子态需要的不仅仅是这种逐光子的方法。
现在，来自京都大学和广岛大学的一组研究人员在理论和实验上证实了非福克态的独特优势，即需要多个光子源和线性光学元件的复杂量子态。该研究发布在《科学进展》杂志上。
“我们使用具有多个光子的光量子电路成功确认了iNFS的存在，”工程研究生院的通讯作者Shigeki Takeuchi说。
“我们的研究将导致光量子计算机和光量子传感等应用的突破，”合著者Geobae Park补充道。
光子是一种很有前途的载体，因为它可以长距离传输，同时在恒定的室温下保持其量子态。利用多种模式的多个光子将实现远距离光量子密码学、光量子传感和光量子计算。
“我们煞费苦心地利用我们的傅里叶变换光子量子电路在三种不同的途径中表现出两个光子，从而产生了一种复杂类型的iNFS，这是条件相干性最具挑战性的现象，”合著者Ryo Okamoto解释说。
此外，这项研究将另一种现象与广泛应用的量子纠缠进行了比较，量子纠缠仅通过穿过单个线性光学元件即可出现和消失。量子纠缠是一种量子态，在两个独立系统之间的叠加中具有两个或多个相关态。
“令人惊讶的是，这项研究表明，iNFS特性在通过许多线性光学元件的网络时不会改变，这标志着光量子技术的飞跃，”广岛大学的合著者Holger F Hofmann指出。
Takeuchi的团队认为，iNFS表现出条件相干性，这是一种有点神秘的现象，即使检测到一个光子也意味着剩余的光子存在于多个路径的叠加中。
“我们的下一阶段是实现更大规模的多光子、多模态和光量子电路芯片，”Takeuchi宣布。
