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(tài)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(tài)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(jié)果現(xiàn)已發(fā)表在專業(yè)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(jīng)常使用的一種方法，用于研究光學量子態(tài)的波狀性質(zhì)”。他與Maximilian Protte博士一起使用這種方法研究了光學量子態(tài)的連續(xù)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(shù)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(xù)變量領域帶來了許多優(yōu)勢，尤其是內(nèi)在相位穩(wěn)定性。這些系統(tǒng)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(jié)果可以促進高效零差探測器與單光子敏感探測器的發(fā)展?！?使用連續(xù)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：黃飛