近日，山西大學光電研究所教授申恒帶領的離子阱量子計算與模擬實驗室團隊與湖南師范大學教授景輝團隊合作，在非厄米系統非互易量子關聯研究方面取得了重要進展。相關研究成果于5月23日發表在《自然—光子學》（Nature Photonics）。
“手性”即物體與其鏡像的不對稱性，廣泛存在于自然界中，在物理基本定律、化學反應、生物結構、材料工程乃至星系分布中發揮著關鍵作用。在量子物理學領域，手性為控制光與物質相互作用提供了強大工具，助力實現手性量子網絡、手性成像和定向光子傳輸。
利用手性行為，科學家已成功演示了量子路由器、單光子量級的環形器和二極管，這些器件為單向信號處理、抗反向作用通信等提供了技術手段。然而，既往研究多集中于相干光或單光子的單向調控，當前迫切要求實現無經典對應物的非互易量子效應，例如單向反聚束效應或單向糾纏現象。
研究團隊基于飛行原子的手性非厄米體系，展示了手性誘導的雙通道間非互易量子關聯。具體而言：當兩束空間分離、偏振相同的光束在原子系綜中相向傳輸時，量子關聯顯現；而當兩束光同向傳播時，量子關聯消失。
因此，僅需在保持兩束光偏振一致的情況下翻轉其中一束光的傳播方向，即可在兩個通道間實現量子關聯的建立與消除。研究進一步證明，利用團隊前期發展的弗洛凱調控技術，這種非互易量子關聯可拓展至多色邊帶系統。
研究成果為實現單向量子效應開辟了新路徑，有望推動定向量子網絡和非互易量子計量等新興方向的發展。
該研究得到科技部重點研發計劃青年項目、國家自然科學基金優青項目、光量子技術與器件全國重點實驗室、山西省科技重大專項以及省部共建極端光學協同創新中心的支持。
山西大學為第一單位和通訊單位。其中，光電研究所博士生張子墨為論文第一作者，副教授徐忠孝與日本理化所黃然博士為共同第一作者，申恒、景輝以及合肥工業大學教授陳冰為通訊作者。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41566-025-01683-4
近日，山西大學光電研究所教授申恒帶領的離子阱量子計算與模擬實驗室團隊與湖南師范大學教授景輝團隊合作，在非厄米系統非互易量子關聯研究方面取得了重要進展。相關研究成果于5月23日發表在《自然—光子學》（N......
電路顯示量子網絡潛力 科技日報北京8月4日電（記者張夢然）美國普渡大學團隊將堿金屬原子（銫）捕獲在集成光子電路中，可充當光子（光的最小能量單位）的晶體管。這些被“捉”到的原子，首次展示了冷原......
中國科學技術大學潘建偉、包小輝、張強等首次采用單光子干涉在獨立存儲節點間建立糾纏，并以此為基礎構建了國際首個基于糾纏的城域三節點量子網絡。該工作使得現實量子糾纏網絡的距離由以往的幾十米整整提升了三個數......
量子網絡是基于量子力學規律對量子信息進行存儲、處理和傳輸的物理裝置，是實現量子通訊和大規模量子計算的基礎。清華大學交叉信息研究院段路明教授課題組利用同種離子的雙類型量子比特編碼，在國際上首次實現無串擾......
單光子的產生和檢測已經從實驗室研究逐步發展成為現代醫學、量子處理、制造等領域的重要組成部分。單光子對于量子網絡、單細胞的成像和測量、加密的量子“密鑰”的分配以及納米粒子的尺寸測定都很重要。為促進對該領......
德國科學家首次將擁有特殊光學特性的鉺原子集成到硅晶體內，這些原子可通過通信領域常用的光連接起來，使其成為未來量子網絡的理想構建塊。最新實驗結果在沒有復雜冷卻的條件下獲得，且基于現有硅半導體生產工藝，因......
從中國科學技術大學獲悉，該校潘建偉及其同事張強、徐飛虎等，通過發展設備無關理論協議和構建高效率的光學量子糾纏系統，首次在國際上實驗實現了設備無關量子密鑰分發（DI-QKD）的原理性演示，相關研究成果以......
記者20日從中國科學技術大學獲悉，該校郭光燦院士團隊韓正甫教授及其合作者王雙、銀振強、陳巍等實現了抗環境干擾的非可信節點量子密鑰分發網絡，全面提高了量子密鑰分發網絡的安全性、可用性和可靠性，向實現下一......
中國科學技術大學郭光燦院士團隊李傳鋒、柳必恒研究組與合作者使用超糾纏實現基于對稱聯合測量的糾纏交換，并研究了雙局域貝爾不等式和全量子網絡非局域性。相關成果日前發表于《物理評論快報》。貝爾非局域是量子力......
中國科學技術大學郭光燦院士團隊李傳鋒、柳必恒研究組與合作者使用超糾纏實現基于對稱聯合測量的糾纏交換，并研究了雙局域貝爾不等式和全量子網絡非局域性。相關成果日前發表于《物理評論快報》。貝爾非局域是量子力......