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6月3日，記者從山西大學(xué)獲悉，該校光電研究所申恒教授日前帶領(lǐng)離子阱量子計(jì)算與模擬實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)與湖南師范大學(xué)景輝教授團(tuán)隊(duì)合作，在非厄米系統(tǒng)非互易量子關(guān)聯(lián)研究方面取得了重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然·光子學(xué)》。

“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(xué)反應(yīng)、生物結(jié)構(gòu)、材料工程乃至星系分布中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在量子物理學(xué)領(lǐng)域，手性為控制光與物質(zhì)相互作用提供了強(qiáng)大工具，助力實(shí)現(xiàn)手性量子網(wǎng)絡(luò)、手性成像和定向光子傳輸。

利用手性效應(yīng)，科學(xué)家已成功演示了量子路由器、單光子量級的環(huán)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(shù)手段。然而，既往研究多集中于相干光或單光子的單向調(diào)控，當(dāng)前迫切要求實(shí)現(xiàn)無經(jīng)典對應(yīng)物的非互易量子效應(yīng)，例如單向反聚束效應(yīng)或單向糾纏現(xiàn)象。

研究團(tuán)隊(duì)基于飛行原子的手性非厄米體系，展示了手性誘導(dǎo)的雙通道間非互易量子關(guān)聯(lián)。具體而言，當(dāng)兩束空間分離、偏振相同的光束在原子系綜中相向傳輸時(shí)，量子關(guān)聯(lián)顯現(xiàn)；而當(dāng)兩束光同向傳播時(shí)，量子關(guān)聯(lián)消失。

因此，僅需在保持兩束光偏振一致的情況下翻轉(zhuǎn)其中一束光的傳播方向，即可在兩個(gè)通道間實(shí)現(xiàn)量子關(guān)聯(lián)的建立與消除。研究進(jìn)一步證明，利用團(tuán)隊(duì)前期發(fā)展的弗洛凱調(diào)控技術(shù)，這種非互易量子關(guān)聯(lián)可拓展至多色邊帶系統(tǒng)。研究成果為實(shí)現(xiàn)單向量子效應(yīng)開辟了新路徑，有望推動(dòng)定向量子網(wǎng)絡(luò)和非互易量子計(jì)量等新興方向的發(fā)展。

（山西大學(xué)供圖）