近日，科學(xué)界迎來(lái)了一項(xiàng)令人矚目的新突破。美國(guó)南加州大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)在權(quán)威期刊《科學(xué)》上發(fā)布了一項(xiàng)研究，他們成功打造出一款能夠隔離噪聲、同時(shí)保持量子糾纏狀態(tài)的光學(xué)濾波器。

量子糾纏，作為量子物理中的奇特現(xiàn)象，描述了粒子間的超距作用。當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)粒子糾纏在一起時(shí)，其中一個(gè)粒子的狀態(tài)變化會(huì)立即影響到其他粒子，無(wú)論它們相隔多遠(yuǎn)。這種特性對(duì)于量子計(jì)算和量子通信具有重大意義，然而，量子糾纏極易受到噪聲和錯(cuò)誤的干擾，限制了其實(shí)際應(yīng)用。

為了攻克這一難題，南加州大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種新型的光學(xué)濾波器。這款濾波器基于激光寫入的玻璃光通道（波導(dǎo)）排列而成，它如同一位精細(xì)的雕塑家，能夠去除所有不必要的成分，只保留純凈的糾纏狀態(tài)。無(wú)論入射光如何被降解或混合，該濾波器都能有效去除雜質(zhì)，保留關(guān)鍵的量子相關(guān)性。

這項(xiàng)研究的核心在于反奇偶校驗(yàn)時(shí)間（APT）對(duì)稱性的應(yīng)用。傳統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)致力于避免損失并保持對(duì)稱性，而APT對(duì)稱系統(tǒng)則巧妙地接受損失，并以精確可控的方式進(jìn)行操作。通過(guò)將APT對(duì)稱性結(jié)合到耗散與干涉能力中，該系統(tǒng)為控制光的行為提供了一種新方法，開(kāi)辟了新的光操縱途徑。

科研團(tuán)隊(duì)將APT對(duì)稱性嵌入到專門設(shè)計(jì)的光波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)中，創(chuàng)建了一個(gè)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠自然地過(guò)濾掉噪聲，并引導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定的糾纏狀態(tài)。他們利用實(shí)驗(yàn)室生成的單光子和糾纏光子對(duì)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果顯示，經(jīng)過(guò)APT對(duì)稱糾纏濾波器處理后，輸出狀態(tài)能夠以超過(guò)99%的保真度恢復(fù)所需的糾纏態(tài)，這一成果通過(guò)量子層析成像技術(shù)得到了驗(yàn)證。

這項(xiàng)創(chuàng)新不僅為開(kāi)發(fā)緊湊且高性能的糾纏系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)，還為這些系統(tǒng)在未來(lái)集成到量子光子電路中提供了可能。這將支持更加可靠的量子計(jì)算架構(gòu)和通信網(wǎng)絡(luò)，推動(dòng)量子科技的進(jìn)一步發(fā)展。