科學家們通過基于光子探測器的方法在量子光學領域取得了突破，為改進量子計算鋪平了道路。

帕德博恩大學的科學家們使用了一種新方法來確定光學量子態的特征。他們首次使用某些光子探測器(可以探測單個光粒子的設備)進行所謂的零差探測。光學量子態的特征使該方法成為量子信息處理的重要工具。例如，精確了解特征對于在量子計算機中使用非常重要。這些結果現已發表在專業期刊《光學量子》(Optica Quantum)上。

零差檢測的進步

物理系帕德博恩介觀量子光學工作組的Timon Schapeler解釋道：“零差探測是量子光學中經常使用的一種方法，用于研究光學量子態的波狀性質”。他與Maximilian Protte博士一起使用這種方法研究了光學量子態的連續變量。這涉及光波的變量特性。例如，這些可以是振幅或相位，即波的振蕩行為，這對于光的定向操縱等來說非常重要。

物理學家首次使用超導納米線單光子探測器進行測量，這是目前光子計數最快的設備。兩位科學家通過特殊的實驗裝置表明，帶有超導單光子探測器的零差探測器對輸入光子通量具有線性響應。換句話說，這意味著測量的信號與輸入信號成正比。

增強量子信息處理

Schapeler說：“原則上，超導單光子探測器的集成在連續變量領域帶來了許多優勢，尤其是內在相位穩定性。這些系統還具有幾乎100%的芯片檢測效率。這意味著在檢測過程中沒有粒子丟失。我們的研究結果可以促進高效零差探測器與單光子敏感探測器的發展?！?/p>

使用連續的光變量在量子信息處理中開辟了新的、令人興奮的可能性，超越了量子計算機的常用計算單元——量子比特。

審核編輯 黃宇