光子

这套系统其实很像现有硅光子芯片（siliconphotonics）的升级版本，硅光子芯片同样靠光来供货信息，目前已经在数据中心里使用。

不过，这种机制能够解释的光子能量有限，仍不足以说明300TeV光子为何能够抵达地球。

科学家在观测数据中发现了一个能量约300TeV的光子，其创下了伽马射线暴光子的能量纪录。

利用阳光可直接产生光子纠缠2026-08-0709:21:34来源：科技日报

实验结果显示，阳光产生的光子纠缠态与理想纠缠态的相似度达到约94%。

理论分析发现，如果将量子信息编码在光子的偏振状态中，那么光子纠缠的产生并不依赖光传播方向和颜色，而主要取决于光波振荡方向的一致性。

这项研究表明，丰富的天然光源可以用于产生光子纠缠，为构建更节能、更易获取的量子技术打开了可能。

但长期以来科学家认为，实现光子纠缠所需的强关联性只能通过相干光实现。

据最新一期《光学》杂志报道，加拿大渥太华大学和德国马克斯・普朗克光科学研究所研究人员证明，利用阳光也能直接产生光子纠缠，即光子之间形成的量子纠缠状态。

由于光子具有传播速度快、易于操控等特点，光子纠缠已成为量子通信、量子计算和量子精密测量的重要资源。

想制造一对量子纠缠光子需要怎样的泵浦源？

”该论文共同通讯作者、马克斯·普朗克光科学研究所HaniehFattahi教授表示，“能够直接从太阳光中产生量子纠缠光子，可以为卫星和未来的深空任务构建更简单、更可靠的量子系统。

也需要看到的是，现阶段这研究仍属原理验证性质，而新方案也并不是要全面替代激光器制造纠缠光子。

传统方案利用太阳能驱动量子光源，通常需要经历一条能量转换链：首先太阳光需要由太阳能电池转换为电能，再利用电能驱动激光器，最后用激光驱动非线性晶体产生纠缠光子。

利用太阳光驱动SPDC后，研究人员成功获得了高度纠缠的光子对，其纠缠保真度接近94%。

图丨用于日光泵浦产生偏振纠缠光子对的实验装置的实景照片（来源：Optica）

新方案更简单，它直接绕过了中间环节：用太阳光驱动非线性光学系统，产生纠缠光子。

目前，产生纠缠光子对的一种常见方法是SPDC。

相比之下，天然太阳光在空间和时间上高度不相干，光线也更分散，因此一直被认为不适合用于产生纠缠光子。

纠缠光子是量子通信、量子计算和量子传感的重要资源。

近期，德国马克斯·普朗克光科学研究所与加拿大渥太华大学等团队首次证明，利用太阳光在户外真实条件下能够直接驱动自发参量下转换（SPDC），产生量子纠缠光子对。

这意味着，在产生纠缠光子这件事上，激光并非唯一选择。

在这一过程中，阳光作为泵浦光照射非线性晶体，使光子产生一对具有量子关联的纠缠光子。

2001年，洛斯阿拉莫斯国家实验室和昆士兰大学的研究人员发现，让光子穿透由分束器和光圈组成的网络，在效果上却可以模拟出光子之间的交互。

同时，实验中光子之间的关联关系违反贝尔不等式，证明这种关联无法用经典物理解释，而是源于量子纠缠。

该模型用一种解释同时说明了两个不同现象：迄今观测到的伽马射线暴中能量最高的光子为何能够穿越20多亿光年抵达地球，以及它为何比低能光子晚约1小时到达。

对此，意大利国家天体物理研究所和国家核物理研究所团队提出一种新的理论模型，解释了这个迄今观测到的能量最高的伽马射线暴光子为何能够穿越如此遥远的距离。

这种变化可能让超高能光子与宇宙背景辐射发生相互作用的概率降低，使宇宙在极端高能下变得更加“透明”。

借助这一机制，300TeV光子便可能避开原本足以让它消失的相互作用，穿越20多亿光年抵达地球。

对于能量如此之高的光子而言，在穿越20多亿光年时空的过程中，很容易与这些背景辐射中的光子发生相互作用，转化为其他粒子。