首个三光子颜色纠缠W 态问世

近日，美国研究人员首次让三个光子的颜色相互纠缠，构建出一种名为W 态的量子力学状态。在这种状态下，即使三个光子中一个光子“走丢了”，有些纠缠态仍会保存下来，因此有望应用于量子通信领域。而且，研究人员称，这种纠缠态也使新奇的量子应用和基础物理测试成为可能。

为了创造出这种状态，伊利诺伊大学香槟分校的研究人员将激光照射进玻璃纤维。通过一个名为“自发四波”混合的过程——四个激光光子与光纤相互作用，然后湮灭——产生两对不同颜色的光子（例如，两对红色和绿色光子）。这四个光子被用来构造三光子W 态。其中一个为绿色，剩下三个构建出这种三光子W 态——由两个红色光子和一个绿色光子的所有可能迭代组成。

这项工作的独特之处在于，研究人员使用光子的颜色（能量）作为纠缠自由度，而之前的研究使用光子的偏振。由于光子的能量不会轻易变化，这就降低了能量纠缠W 态在长距离传播时产生误差的可能性。通过测量双光子子系统的信息，研究人员首次验证了这种状态。