一种新技术使光子的纠缠呈现太极图

你或许已经了解到，由基本单位组成的光子是存在的。光子可以有不同的颜色，也就是不同的波长和频率。光子还可以有不同的偏振，也就是它们振动的方向。比如，水平偏振的光子是沿着水平方向振动的，而垂直偏振的光子是沿着垂直方向振动的。

你可能也听说过量子力学，它是一门描述极其微小的物体所具备的奇异物理现象的学科。在量子力学中，有一个很重要的概念叫做波函数，它描述了量子实体（比如光子）的状态和行为。波函数可以告诉我们一个量子实体可能处于哪些状态，以及处于每个状态的概率有多大。但是，波函数并不能告诉我们一个量子实体实际上处于哪个状态，除非我们对它进行测量。一旦我们测量了一个量子实体，它的波函数就会坍缩到一个确定的状态上，并且这个状态是随机的。

但是，这并不意味着我们可以利用量子纠缠来传递信息。因为我们无法控制一个纠缠光子塌缩到哪个状态上，也无法知道另一个纠缠光子是否已经被测量过。所以，我们只能在已经建立了经典通信通道（比如电话线或无线电）的情况下，才能利用量子纠缠来验证信息是否被篡改或窃听。这就是所谓的量子密钥分发，它是一种安全的传输信息的加密技术。

最近，渥太华大学的研究人员与罗马大学的Danilo Zia和Fabio Sciarrino合作，展示了一种新技术，可以实时可视化两个纠缠光子的波函数1。他们用一种叫做量子光学干涉仪的装置，将两个纠缠的光子与一个已知的量子态叠加在一起，然后用一种特殊的相机记录它们同时到达的位置。这样就可以得到一个干涉图像，它实际上包含了大量的未知波函数的信息。

这种技术有很多优点，比如检测时间快、系统复杂度低、噪声敏感度低等。它有助于加速量子技术的发展，改进量子表征、量子通信并开发新的量子成像技术。量子计算机的基本原理是利用量子纠缠的特性，通过量子比特的叠加实现信息的传输。

（编辑：银川站长网）

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