研究人员在光的量子干涉中发现了新的多光子效应

来自汉诺威莱布尼茨大学(德国)和格拉斯哥斯特拉斯克莱德大学(英国)的一个国际研究小组反驳了之前关于多光子成分对热场(例如阳光)和参数单光子干涉效应影响的假设。 (在非线性晶体中生成)。《物理评论快报》杂志发表了该团队的研究成果。

“我们通过实验证明，热光和参量单光子之间的干涉效应也会导致对背景场的量子干涉。因此，不能像迄今为止的情况一样，简单地忽略背景并从计算中减去背景。”汉诺威莱布尼茨大学光子学研究所所长兼 PhoenixD 卓越集群董事会成员 Michael Kues 教授博士说道。

领先的科学家是博士。学生 Anahita Khodadad Kashi 在光子学研究所进行光子量子信息处理研究。她研究了所谓的红欧曼德尔效应(一种量子干涉效应)的可见度如何受到多光子污染的影响。

“通过我们的实验，我们推翻了之前的有效假设，即多光子分量只会损害可见度，因此可以在计算中减去，”Khodadad Kashi 说。“我们发现了一个新的基本特征，这是以前的计算中没有考虑到的。我们新开发的模型可以预测量子干涉，并且我们可以在实验中测量这种效应。”

新知识是如何创造的

科学家们在激光实验室进行实验时发现了他们的发现。当他们最初按照原来的计算方法时，得到了否定的结果。“但结果在物理上是不可能的，”科达达德·卡什说。团队一起开始对实验装置和计算模型进行故障排除。

“当实验结果与预期大相径庭时，科学家们就会开始质疑之前的假设并寻找新的解释，”库斯说。

他们共同开发了参量单光子热场量子干涉的新理论。格拉斯哥斯特拉斯克莱德大学的量子研究员 Lucia Caspani 是第一个测试这种方法的人。接下来，Khodadad Kashi 在包括旧金山 Photonics West 在内的国际会议上展示了她的理论和实验结果。在那里，她与其他科学家讨论了她的模型，并得到了她的结果的确认。

凭借新理论和实验验证，库斯团队为更好地理解量子现象做出了重要贡献。霍达达德·卡什 (Khodadad Kashi) 表示：“这些发现对于量子密钥分发可能很重要，这对于未来的安全通信至关重要，特别是如何解释量子干涉效应以生成秘密密钥。”

然而，库斯说，许多问题仍未得到解答。“对多光子效应的研究还很少，因此仍然需要做大量的工作。”