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6月3日，記者從山西大學獲悉，該校光電研究所申恒教授日前帶領(lǐng)離子阱量子計算與模擬實驗室團隊與湖南師范大學景輝教授團隊合作，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展。相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然·光子學》。

“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(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。在量子物理學領(lǐng)域，手性為控制光與物質(zhì)相互作用提供了強大工具，助力實現(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，當前迫切要求實現(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(guān)聯(lián)。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(guān)聯(lián)顯現(xiàn)；而當兩束光同向傳播時，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，即可在兩個通道間實現(xiàn)量子關(guān)聯(lián)的建立與消除。研究進一步證明，利用團隊前期發(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)。研究成果為實現(xiàn)單向量子效應(yīng)開辟了新路徑，有望推動定向量子網(wǎng)絡(luò)和非互易量子計量等新興方向的發(fā)展。

（山西大學供圖）