首個三光子顏色糾纏W態問世

近日，美國研究人員首次讓三個光子的顏色相互糾纏，構建出一種名為W態的量子力學狀態。在這種狀態下，即使三個光子中一個光子“走丟了”，有些糾纏態仍會保存下來，因此有望應用于量子通信領域。而且，研究人員稱，這種糾纏態也使新奇的量子應用和基礎物理測試成為可能。

為了創造出這種狀態，伊利諾伊大學香檳分校的研究人員將激光照射進玻璃纖維。通過一個名為“自發四波”混合的過程——四個激光光子與光纖相互作用，然后湮滅——產生兩對不同顏色的光子（例如，兩對紅色和綠色光子）。這四個光子被用來構造三光子W態。其中一個為綠色，剩下三個構建出這種三光子W態——由兩個紅色光子和一個綠色光子的所有可能迭代組成。

這項工作的獨特之處在于，研究人員使用光子的顏色（能量）作為糾纏自由度，而之前的研究使用光子的偏振。由于光子的能量不會輕易變化，這就降低了能量糾纏W態在長距離傳播時產生誤差的可能性。通過測量雙光子子系統的信息，研究人員首次驗證了這種狀態。