光孤子频率梳的量子特性

纳米级和量子光子学实验室的研究生、该论文的共同作者Melissa Guidry说：“我真的希望看到孤子对量子计算变得有用，因为它是一个高度研究的系统。我们目前有很多技术可以在芯片上以低功率产生孤子，所以如果能够利用这一点并显示你有纠缠，那将是令人兴奋的。”

前斯坦福大学物理学教授Theodor W. H因其开发第一个频率梳的工作而在2005年获得诺贝尔奖。要创造研究的东西，需要复杂的、桌面大小的设备。相反，这些研究人员选择专注于较新的"微型"版本，即系统的所有部分都集成到一个单一的设备中，并设计成适合在一个微芯片上。这种设计节省了成本、尺寸和能源。

为了创造他们的微梳，研究人员将激光穿过一个碳化硅的微环（这是利用斯坦福纳米共享设施和斯坦福纳米加工设施的资源精心设计和制造的）。绕着环走，激光建立起强度，如果一切顺利，一个孤子就诞生了。

纳米级和量子光子学实验室的研究生、该论文的共同作者Daniil Lukin说：“令人着迷的是，你不需要有这种花哨、复杂的机器，而只需要一个激光泵和一个非常小的环，就可以产生同样的专门的光。”他补充说，在芯片上生成的微梳使得齿间的间距很宽，这是朝着能够观察到梳子更精细的细节迈出的一步。

接下来的步骤涉及到能够检测到光的单一粒子的设备，并将微环与几个孤子“打包”，形成一个孤子晶体。“有了孤子晶体，你可以看到在齿间实际上有更小的光脉冲，这就是我们测量推断纠缠结构的东西，”Guidry解释说。“如果你把探测器停在那里，你可以很好地观察有趣的量子行为，而不会被构成齿的相干光所淹没。”

看到他们正在对这个系统的量子方面进行一些首次实验研究，研究人员决定尝试确认一个理论模型，称为线性化模型，它通常被用作描述复杂量子系统的捷径。当他们进行对比时，他们惊讶地发现，实验与理论非常吻合。因此，虽然他们还没有直接测量出他们的微梳子具有量子纠缠，但他们已经证明其性能与暗示纠缠的理论相匹配。

Lukin表示：“得到的信息是，这为理论家做更多的理论打开了大门，因为现在，有了这个系统，就有可能通过实验来验证这项工作。”

证明和使用量子纠缠

数据中心的微梳可以提高数据传输的速度；在卫星上，它们可以提供更精确的GPS或分析遥远物体的化学成分。团队对孤子在某些类型的量子计算中的潜力特别感兴趣，因为据预测，孤子一经产生就会产生高度纠缠。

有了他们的平台，以及从量子角度研究它的能力，纳米和量子光子学实验室的研究人员对他们下一步可以做什么保持着开放的态度。在他们的想法中，最重要的是对他们的系统进行测量，以明确证明量子纠缠的可能性。

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