物理學家發明了一種技術，從不同的量子點生成完全一樣的光子，為研發量子互聯網奠定了基礎。

完全相同的兩個光子在量子物理學上有重要的用途，但是要生成一樣的光子技術難度大。這些光子不僅要有一樣的波長，或者說它們的顏色一樣，它們的形狀和偏振特性也要相同。

一個由瑞士巴塞爾大學（University of Basel）和德國波琴魯爾大學（Ruhr University Bochum）合作的研究組所發明的新技術能夠從完全分離的量子點產生完全一樣的光子。

量子點是半導體內只有幾個納米大的結構。被困在這種結構中的電子只能在特定的幾個能級之間跳躍。電子在不同能級之間躍遷的時候，會發光。研究人員利用激光脈衝刺激電子在能級之間轉換，從而產生光子。他們製成的設備通過按動一個按鈕，即可產生光子。

主要研究者之一博士後研究員翟連（Lian Zhai，音譯）說：「近年來其他研究人員也用不同的量子點造出光子，但是要用光學過濾器從中挑選最相似的光子。」用這種舊辦法選出的相同的光子數量很有限。

新研究先用純度極高的砷化鎵製造量子點，高純度的材料使得造出的量子點之間的差異達到最小的程度。研究人員再用電極給這些量子點施加完全一樣的電場。電場改變了量子點的能量級，這個過程中量子點所發出的光子有著完全一樣的波長。

研究人員再使用一個半鍍銀（half-silvered）的鏡子證明所產生光子的一致性。這種鏡面鍍層的厚度很特殊，使得一半的光線能夠穿過，一半的光線被反射。實驗顯示，不論是穿過鏡面還是被反射回來的光子都是成對的。研究稱，這表明這些光子的相似度達到了93%，也就是說儘管這些光子從不同的來源地誕生，但是它們就像孿生版一樣。

利用這些光子，研究人員成功地構建了「可控非門」（CNOT gate）。可控非門是建造量子電腦的重要基礎模塊，也叫量子邏輯門。這種邏輯運算門是實現量子算法的基礎，能夠比現在的電腦更快地處理特定的問題。

合作研究者阮吉安（Gian Nguyen，音譯）說：「現在我們所造出的完全相同的光子的比例大約為1%。但是我們已經有了更好的辦法，將來還能夠進一步提升產率。」

這份研究5月19日發表於《自然·納米技術》（Nature Nanotechnology）期刊。#

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