科学家开发出能产生量子纠缠光子网的超薄超表面

科学家开发出能产生量子纠缠光子网的超薄超表面桑迪亚国家实验室和马克斯-普朗克研究所的科学家们已经开发出一种方法，它可以使用比平时简单得多的设置来生产量子纠缠光子网。其关键则是一个厚度只有纸的1/100的精确图案表面，它可以取代一屋子的光学设备。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1316551.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1316551.htm

国际首次！我国科学家实现光子的分数量子反常霍尔态

国际首次！我国科学家实现光子的分数量子反常霍尔态据新华社，日前，中国科学技术大学潘建伟院士团队，利用“自底而上”的量子模拟方法，在国际上首次实现了光子的分数量子反常霍尔态，为高效开展更多、更新奇的量子物态研究提供了新路径，助力推进“第二次量子革命”。分数量子反常霍尔效应备受学术界关注，处于分数量子反常霍尔态的物质具有重要的观测研究价值。团队此次实现光子的分数量子反常霍尔态，为开展量子领域相关研究提供了优质的研究平台，无需极强外磁场等严苛的实验条件，且能实现对高集成度量子系统微观性质的全面测量和可控利用。诺贝尔物理学奖获得者弗兰克・维尔切克评价，这项研究向基于任意子的量子信息处理迈出重要一步。

量子纠缠光子在波士顿街道下飞行了35公里

量子纠缠光子在波士顿街道下飞行了35公里访问：NordVPN立减75%+外加3个月时长另有NordPass密码管理器就像我们所熟知的互联网一样，量子网络通过光--这里是量子纠缠光子--来发送信息。但是，它们需要"中继器"，以防止这些光子像光通常所做的那样发生长距离散射，而且中继器必须能够在不破坏光子纠缠和修改信息的情况下发送光子。本次演示中部署的量子链路图。携带与量子存储器纠缠的量子信息的光子穿过剑桥和波士顿的多个街区，行程超过35公里，然后返回哈佛大学，在另一个实验室中将其纠缠转移到另一个存储器上。哈佛大学和AWS称，这些实验节点利用钻石中的空腔"捕获光线并迫使其与量子存储器相互作用"。这些节点可以利用现有的纳米加工技术批量生产。在实验过程中，研究小组将一个量子比特编码成一个光子，并将其从哈佛大学实验室的量子存储器上弹出。以下是文档摘录：当光子与量子存储器相互作用时，它就会与存储器纠缠在一起--这意味着对光子或存储器进行的测量都会提供对方的状态信息（从而修改对方的状态）。然而，光子并没有被测量（从而提取信息），而是经过量子频率转换，从可见光频率（量子存储器工作的频率）转换到电信频率（光纤中的损耗最小的频率）。然后，（现在是电信频率的）光子在地下光纤网络中来回穿梭，最后返回哈佛大学，并在那里被转换回可见光频率。最后，光子从第二个存储器弹出后，被送往一个探测器，探测器会记录光子的存在，但不会显示光中包含的任何潜在量子信息。然后，光子从可见光频率转换为电信频率，再反弹到不同的实验室，从而完成旅程。AWS称，早期实验显示，量子纠缠光子的传输距离超过35公里。纠缠光子的存储时间超过一秒，该公司称这"足以让光传播30多万公里"，足以绕地球7.5圈。网络中使用的设备示意图。位于一个光子设备（左下）内的SiV与光子纠缠，光子穿过电信光纤（上），然后与位于不同位置（右）的量子存储器相互作用。最终，两个空间上分离的量子存储器之间产生了纠缠。能源部解释说，量子网络与量子计算的原理相同，都是利用光子的量子态来携带信息。量子网络的实验已经进行了一段时间了，但还没有人制造出完全商业化的版本。AWS表示，在其量子网络具备可扩展性和商业可行性之前，还需要进行更多改进。到目前为止，它的速度还很慢，而且一次只能发送一个量子存储器。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1431207.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1431207.htm

科学家证明不存在"第二纠缠定律"

科学家证明不存在"第二纠缠定律"只有熵和能量相等的状态才能从一个可逆地转换到另一个。这种可逆性条件导致了热力学过程的发现，如（理想化的）卡诺循环，它为人们如何有效地将热量转化为功，或通过不同温度和压力的封闭系统循环提出了一个上限。我们对这一过程的理解支撑了西方工业革命期间的快速经济发展。热力学第二定律的魅力在于它适用于任何宏观系统，而不考虑微观细节。在量子系统中，这些细节之一可能是纠缠：一种量子连接，使系统中分离的组件共享属性。耐人寻味的是，量子纠缠与热力学有许多深刻的相似之处，尽管量子系统大多在微观系统中被研究。科学家们发现了一个"纠缠熵"的概念，它精确地模仿了热力学熵的作用，至少对于与周围环境完全隔离的理想化量子系统是如此。"量子纠缠是一种关键资源，它是未来量子计算机的大部分力量的基础。"量子信息研究员卢多维科-拉米说："为了有效利用它，我们需要学习如何操纵它。一个基本的问题是，纠缠是否总是可以被可逆地操纵，直接类似于卡诺循环。至关重要的是，这种可逆性至少在理论上需要成立，甚至对于没有与环境完全隔离的嘈杂（混合）量子系统也是如此。"有人猜想可以建立一个"纠缠第二定律"，它体现在一个单一的函数中，该函数将概括纠缠熵并管理所有纠缠操作协议。这个猜想在量子信息论的一个著名的开放问题清单中得到了体现。并没有纠缠第二定律拉米（曾在乌尔姆大学工作，目前在QuSoft和阿姆斯特丹大学工作）和巴托斯-雷古拉（东京大学）进行的研究解决了这个长期存在的开放性问题，证明操纵纠缠从根本上是不可逆的，从而使建立纠缠第二定律的任何希望破灭。这个新的结果依赖于一个特定量子态的构建，而这个量子态使用纯纠缠来创建是非常"昂贵"的。创造这种状态总是会导致这种纠缠的一些损失，因为投入的纠缠不能完全恢复。因此，从本质上讲，将这种状态转化为另一种状态并再次转化是不可能的。这种状态的存在以前是未知的。因为这里使用的方法并不预设使用什么确切的转换协议，它排除了所有可能情况下的纠缠的可逆性。它适用于所有协议，假设它们本身不产生新的纠缠。拉米解释说。"使用纠缠操作就像经营一家酒厂，在酒厂中，来自其他地方的酒精被秘密地添加到饮料中。"拉米："我们可以得出结论，没有一个单一的数量，如纠缠熵可以告诉我们关于纠缠物理系统的允许转变的一切。因此，纠缠理论和热力学是由根本不同的、不相容的几套法则所支配的。"这可能意味着描述量子纠缠并不像科学家希望的那样简单。然而，与经典的热力学定律相比，纠缠理论的巨大复杂性非但没有成为一个缺点，反而可能使我们能够利用纠缠来实现一些本来完全无法想象的创举。"拉米总结说："就目前而言，我们可以肯定的是，纠缠隐藏着一个更丰富、更复杂的结构，而这是我们曾经给予它的评价。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1344767.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1344767.htm

中微子-光子相互作用：科学家揭开粒子物理学的神秘面纱

中微子-光子相互作用：科学家揭开粒子物理学的神秘面纱石川说："我们的研究成果对于理解一些最基本的物质粒子的量子力学相互作用非常重要。它们还可能有助于揭示太阳和其他恒星中目前鲜为人知的现象的细节"。中微子是最神秘的基本物质粒子之一。由于中微子几乎不与其他粒子发生任何相互作用，因此极难对其进行研究。它们呈电中性，几乎没有质量。然而，它们的数量却非常丰富，大量的中微子不断从太阳中流出，穿过地球，甚至穿过我们自己，却几乎没有任何影响。了解更多有关中微子的信息，对于检验和完善我们目前对粒子物理学（即标准模型）的理解非常重要。日全食，日冕清晰可见。"在正常的'经典'条件下，中微子不会与光子发生相互作用，"石川解释说，"然而，我们已经揭示了中微子和光子如何能够在极大规模的均匀磁场中发生相互作用--大到103千米--这种磁场出现在恒星周围被称为等离子体的物质形态中。等离子体是一种电离气体，这意味着它的所有原子都获得了或多或少的电子，使它们成为带负电或正电的离子，而不是地球上日常条件下可能出现的中性原子。"弱电霍尔效应及其影响研究人员所描述的相互作用涉及到一种名为"电弱霍尔效应"的理论现象。这是电与磁在极端条件下的相互作用，自然界的两种基本力--电磁力和弱作用力--在此融合为弱电。这是一个理论概念，预计只适用于早期宇宙的极高能条件或粒子加速器的碰撞中。研究得出了这种意想不到的中微子-光子相互作用的数学描述，即拉格朗日。它描述了有关该系统能量状态的所有已知信息。石川健三，该研究的第一作者和通讯作者。图片来源：SohailKeeganPinto石川说："除了有助于我们理解基础物理学之外，我们的研究还可能有助于解释日冕加热之谜。这是一个由来已久的谜团，它涉及太阳最外层大气--日冕--的温度远高于太阳表面温度的机制。我们的工作表明，中微子和光子之间的相互作用释放出能量，使日冕升温"。石川在总结发言中表达了他们团队的愿望："我们现在希望继续我们的工作，寻找更深入的见解，特别是在这些极端条件下中微子和光子之间的能量转移"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1383901.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1383901.htm

物理学家实现分子的量子纠缠

物理学家实现分子的量子纠缠物理学家首次实现了对分子的量子纠缠。这一突破可能有助于推动量子计算的实用化。论文发表在《科学》期刊上。实现可控的量子纠缠一直是一大挑战，这次实验之前分子的可控量子纠缠一直无法实现。普林斯顿大学的物理学家找到了方法控制单个分子诱导其进入到互锁量子态。研究人员相信相比原子，分子具有优势，更适合量子信息处理和复杂材料量子模拟等应用。相比原子，分子有更多的量子自由度，能以新方式交互。论文合作者YukaiLu指出这意味着存储和处理量子信息的新方法。来源，，频道：@kejiqu群组：@kejiquchat