江苏激光联盟导读：
【核聚变|搅动“量子真空”新风云 | 量子超表面可操纵自由光子】隶属于美国能源部的洛斯阿拉莫斯国家实验室（Los Alamos National Laboratory）简称为阿拉莫斯实验室(LANL) 该实验室一个研究团队提出 ， 调制量子超表面可以控制光子量子比特的所有属性 。 据该团队称 ， 这样的突破将影响量子信息、通信、传感、成像以及能量和动量收集等领域 。
实验室理论部凝聚态物理和复杂系统组的Diego Dalvit说：“虽然人们研究经典超表面已经有很长时间 ， 但我们提出的这个新想法——在时间和空间上调制量子超表面的光学特性 ， 使我们能够完全自由地按需操纵单个光子 。 ”
▲折射率全光调制的超表面在传输的单个光子上引起彩色自旋路径量子纠缠 。 图片：洛斯阿拉莫斯国家实验提供 。 该团队将开发的超表面描述为一个旋转的十字阵列 ， 可以用激光或电脉冲来对其进行控制 。 团队成员之后提出通过超表面发射单个光子 ， 光子分裂成多颜色、路径和自旋状态的叠加 ， 这些状态都相互交织 ， 产生所谓的量子纠缠——这意味着单个光子能够同时继承所有这些不同的属性 。 来自实验室材料物理和应用部门集成纳米技术中心的Abul Azad说：“当超表面被激光或电脉冲调制时 ， 人们可以控制折射单光子的频率 ， 改变其轨迹角度、电场的方向以及扭转 。 ”通过操纵这些属性 ， 该技术可以用于在量子网络中就传输的光子继续信息编码 。 在密码学中 ， 对光子进行编码尤其可取 ， 因为黑客无法在不改变光子基本物理特性的情况下观察光子 ， 一旦基本特性被改变 ， 将提醒发送方和接收方信息已被泄露 。 研究人员还在研究如何通过调制量子超表面将光子从真空中提取出来 。 实验室凝聚态物理和复杂系统小组的Wilton Kort-Kamp说：“量子真空并不是空的 ， 而是充满了转瞬即逝的虚拟光子 。 有了调制的量子超表面 ， 人们就能够有效地提取虚拟光子并将它们转换成真实光子对 。 ”利用存在于真空中的光子 ， 并向一个方向发射 ， 会产生相反方向的推进力 。 推此及彼 ， 搅动真空会使扭曲的光子产生旋转运动 。 有朝一日 ， 结构量子光可以用来产生机械推力 ， 只需要很小的能量就可以驱动亚表面 。
来源：Photonics官网
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