美国南加州大学团队在最新一期《科学》杂志上发表研究，首款世介绍了他们开发的高精光学首个能隔离噪声并保留量子纠缠的光学滤波器。这一进展为开发紧凑且高性能的度量纠缠系统打下基础，这些系统可集成到量子光子电路中，纠缠从而支持更加可靠的滤波量子计算架构和通信网络。
量子纠缠是器问一种现象，其中两个或多个粒子相互关联，首款世以至于一个粒子的高精光学状态会立即影响其他粒子的状态，无论它们之间相距多远。度量这种特性对于实现大规模并行计算、纠缠安全信息传输以及超越传统系统的滤波传感器灵敏度至关重要。然而，器问量子纠缠非常脆弱，首款世容易受到噪声或错误的高精光学影响，这限制了它们的度量实际应用。
此次，研究团队创造了一种新型光学滤波器。这种滤波器基于激光写入的玻璃光通道（波导）排列而成，能像雕塑家去除多余材料一样，滤去所有不必要的成分，仅保留纯净的纠缠状态。不论入射光如何被降解或混合，该设备都能有效去除不需要的部分，只留下关键的量子相关性。
这项突破的核心在于一种名为反奇偶校验时间（APT）对称性的理论物理学概念的应用。与传统的光学系统不同，后者旨在避免损失并保持对称性，APT对称系统则以精确且可控的方式接受损失。通过将这种设计巧妙地结合到耗散与干涉能力之中，系统提供了一种独特的方法来控制光的行为，开辟了操纵光的新途径。
团队将APT对称性嵌入到专门设计的光波导网络中，创建了一个结构，它自然地过滤掉噪声，并引导系统进入稳定的纠缠状态。实验利用南加州大学实验室生成的单光子和纠缠光子对进行测试，结果显示，经过APT对称纠缠滤波器处理后，使用量子层析成像技术重建的输出状态证实了滤波器能以超过99%的保真度恢复所需的纠缠态。
这一成果标志着向实用化量子技术迈出了重要一步。
【总编辑圈点】
量子纠缠被称为幽灵般的“超距作用”，但这种作用又很“脆弱”，容易受到噪声和错误的影响。此次，科研人员基于反奇偶校验时间（APT）这一理论物理学概念，开发出一款能隔离和保留量子纠缠的光学滤波器。他们的设计主动利用可控的损耗来控制光的行为，精准过滤影响量子纠缠的“噪声”。量子纠缠的脆弱性长期制约其实际应用，滤波器实现了主动隔离，为量子计算机、量子通信等提供了“净化功能”，让量子技术朝实用化迈出坚实一步。
