近日，科學界迎來了一項令人矚目的新突破。美國南加州大學的科研團隊在權威期刊《科學》上發布了一項研究，他們成功打造出一款能夠隔離噪聲、同時保持量子糾纏狀態的光學濾波器。
量子糾纏，作為量子物理中的奇特現象，描述了粒子間的超距作用。當兩個或多個粒子糾纏在一起時，其中一個粒子的狀態變化會立即影響到其他粒子，無論它們相隔多遠。這種特性對于量子計算和量子通信具有重大意義，然而，量子糾纏極易受到噪聲和錯誤的干擾，限制了其實際應用。
為了攻克這一難題，南加州大學的科研團隊研發了一種新型的光學濾波器。這款濾波器基于激光寫入的玻璃光通道（波導）排列而成，它如同一位精細的雕塑家，能夠去除所有不必要的成分，只保留純凈的糾纏狀態。無論入射光如何被降解或混合，該濾波器都能有效去除雜質，保留關鍵的量子相關性。
這項研究的核心在于反奇偶校驗時間（APT）對稱性的應用。傳統的光學系統致力于避免損失并保持對稱性，而APT對稱系統則巧妙地接受損失，并以精確可控的方式進行操作。通過將APT對稱性結合到耗散與干涉能力中，該系統為控制光的行為提供了一種新方法，開辟了新的光操縱途徑。
科研團隊將APT對稱性嵌入到專門設計的光波導網絡中，創建了一個結構，該結構能夠自然地過濾掉噪聲，并引導系統進入穩定的糾纏狀態。他們利用實驗室生成的單光子和糾纏光子對進行測試，結果顯示，經過APT對稱糾纏濾波器處理后，輸出狀態能夠以超過99%的保真度恢復所需的糾纏態，這一成果通過量子層析成像技術得到了驗證。
這項創新不僅為開發緊湊且高性能的糾纏系統奠定了基礎，還為這些系統在未來集成到量子光子電路中提供了可能。這將支持更加可靠的量子計算架構和通信網絡，推動量子科技的進一步發展。
