来自罗马的萨皮恩扎大学和加拿大渥太华大学的研究人员采用了一种类似于流行全息技术的方法，快速可靠地测量粒子位置的信息。
阴阳符号由纠缠光子重新创建
图像由光子泵装置传输（左），由纠缠光子的干涉模式细节重新创建（右）。 （Zia等，自然光子学，2023年）
绝不能说科学家对崇高之物没有眼光。将中文二元与和谐符号编码到两个纠缠光子的量子状态中，并最近展示了一种新的分析技术的卓越效率。
来自罗马的萨皮恩扎大学和加拿大渥太华大学的研究人员采用了一种类似于流行全息技术的方法，快速可靠地测量粒子位置的信息。通过改进已有的方法来捕获纠缠粒子中各种状态的关键细节，团队希望为工程师提供构建量子技术基础的新型计算和成像工具。
就像任何粒子一样，单个光子在测量之前最好被描述为一个缓慢演变的可能性范围，测量将给它们带来确切的数字。偏振、自旋、动量，甚至它们的位置，都像硬币在空中翻滚一样不稳定，直到隐喻性的手将其扔向一个单一状态。如果两个光子分享某种历史 - 就像从同一个钱包中取出的两枚硬币 - 打击其中一个就等于使另一个停在半空中。尽管它们纠缠在一起，但了解一个光子的某些信息将使您能够对另一个光子有一定的了解，就好像它也被强制停在某个位置。
这种游戏机会的基础构成了量子计算机的基础。称为量子比特（qubits）的众多纠缠粒子可以通过特定的数学问题迅速读取其状态之一。然而，当粒子有如此多未定特性可供选择时，为什么只使用一个状态，将简单的二维量子比特（qubits）转变为“多维”量子比特（qudits）呢？
为了更全面地描述一个粒子，物理学家可以采取一系列的测量，就像多个X射线用于在计算机断层扫描中构建身体的3D图像一样。
将量子断层扫描（quantum tomography）用于捕获粒子的众多维度存在一个主要问题，即所需的工作量。随着被读取的状态数量增加，测量急剧增加，耗费时间，并极大增加错误的风险。
双光子数字全息术可能会改变这一点。就像常规全息图可以使我们从二维表面检索3D信息一样，可以利用波的干涉方式从两个光子之间传递的少量细节中迅速精确地推断出额外的维度。
物理学家已经利用纠缠粒子的干涉来在所谓的幽灵成像中映射隐藏的物体。只需了解发送到单一路径下的一个光子的位置足够多，就可以通过叠加它们的波来了解其伙伴在第二通道中的旅程的秘密。
应用全息术的技巧，研究人员能够在两个分离的光波干涉中读取位置信息，恢复足够的信息来重新创建编程到光子生成装置中的阴阳符号。
尽管阴阳符号看起来很简单，但这个单一的静态图像代表了在短时间内测量众多量子状态方面的重大飞跃。
渥太华大学的物理学家Alessio D'Errico表示：“这种方法的速度比先前的技术快得多，仅需几分钟或几秒，而不是几天。”
“重要的是，检测时间不受系统复杂性的影响 - 这是在投影断层扫描中长期存在的可扩展性挑战的解决方案。”
这项研究发表在《自然光子学》杂志上。