斯坦福大学
从斯坦福纳米共享设施的扫描电子显微镜中可以看到由武契科维奇实验室开发的碳化硅微环
信用:武契科维奇实验室 与日常生活中围绕在我们周围的光产生的杂乱频率不同，被称为“孤立子”频率梳的专用光源中的每一种光频率都一致振荡，产生具有一致时序的孤立脉冲
梳子的每一个“齿”都是不同颜色的光，间隔如此精确，以至于这个系统被用来测量各种各样的现象和特征
目前正在开发中的这种微型梳有可能增强无数技术，包括全球定位系统、电信、自动驾驶汽车、温室气体跟踪、航天器自主和超精确计时
斯坦福大学电气工程师贾云馨·武契科维奇的实验室最近才加入microcomb社区
“许多团队已经展示了各种材料的片上频率梳，包括我们团队最近在碳化硅中的展示
然而，直到现在，频率梳的量子光学特性一直难以捉摸，”黄仁勋工程学院全球领导力教授、斯坦福大学电气工程教授武契科维奇说
“我们想利用我们团队的量子光学背景来研究孤子微束的量子特性
" 虽然其他实验室也制造了孤子微束，但斯坦福大学的研究人员是第一批研究该系统量子光学特性的人之一，他们在12月发表的一篇论文中概述了这一过程
自然光子学16
当成对产生时，微束孤子被认为表现出纠缠——粒子之间的一种关系，允许它们甚至在难以置信的情况下相互影响，这支持了我们对量子物理的理解，并且是所有提议的量子技术的基础
我们日常遇到的大多数“经典”光并不表现出纠缠
“这是第一次证明这种小型化的频率梳可以在芯片上产生有趣的量子光——非经典光，”武契科维奇纳米尺度和量子光子学实验室的研究科学家、该论文的合著者Kiyoul Yang说
“这可以为利用频率梳和光子集成电路进行大规模实验的量子光探索开辟一条新的道路
" 为了证明他们的工具的实用性，研究人员还提供了孤子微束内量子纠缠的令人信服的证据，这已经被理论化和假设，但是还没有被任何现有的研究证明
“我真的希望看到孤子对量子计算有用，因为这是一个高度研究的系统，”纳米尺度和量子光子学实验室的研究生、该论文的合著者梅利莎·吉德里(Melissa Guidry)说
“在这一点上，我们有很多技术可以在低功耗的芯片上产生孤子，所以能够利用这一点来证明你有纠缠是令人兴奋的。”
" 频率梳和产生频率梳的带有孤子的微环的概念图
频率梳图示出了相干光齿和这些齿之间的量子光
信用:武契科维奇实验室 低声地 前斯坦福大学物理学教授西奥多·W
2005年，哈恩施因开发第一个频率梳而获得诺贝尔奖
为了创造出汉斯所研究的东西，需要复杂的桌面大小的设备
相反，这些研究人员选择专注于更新的“微型”版本，即系统的所有部分都集成到一个设备中，并设计成适合微芯片
这种设计节省了成本、尺寸和能源
为了制造他们的微型梳子，研究人员将激光泵入一个由碳化硅制成的微型环(这是利用斯坦福纳米共享设施和斯坦福纳米制造设施的资源精心设计和制造的)
激光绕着圆环传播，增强了强度，如果一切顺利，就会产生一个孤立子
这篇论文的合著者、纳米尺度和量子光子学实验室的研究生达尼尔·卢金说:“令人着迷的是，你可以只拿一个激光泵和一个非常小的圆圈，就能产生同样种类的特殊光，而不是拥有这台花哨复杂的机器。”
他补充说，在芯片上生成微梳使得齿间的间距变宽，这是朝着能够看到梳子的更精细细节迈出的一步
接下来的步骤涉及能够探测光的单个粒子的设备，并用几个孤子填充微环，产生孤子晶体
“有了孤子晶体，你可以看到牙齿之间实际上有更小的光脉冲，这是我们用来推断纠缠结构的测量方法，”Guidry解释说
“如果你把探测器停在那里，你可以很好地观察有趣的量子行为，而不会被补牙的相干光淹没
" 鉴于他们正在对这个系统的量子方面进行一些初步实验研究，研究人员决定尝试确认一个理论模型，称为线性化模型，这通常被用作描述复杂量子系统的捷径
当他们进行比较时，他们惊讶地发现实验与理论非常吻合
因此，虽然他们还没有直接测量到他们的微束有量子纠缠，但他们已经表明它的性能与暗示纠缠的理论相匹配
卢金说:“我们得到的信息是，这为理论家提供了更多理论的机会，因为现在，有了这个系统，就有可能通过实验来验证这项工作。”
证明和使用量子纠缠 数据中心的微mbs可以提高数据传输的速度；在卫星上，它们可以提供更精确的全球定位系统或分析遥远物体的化学成分
武契科维奇团队对某些类型量子计算中孤子的潜力特别感兴趣，因为孤子一产生就被预测为高度纠缠
凭借他们的平台，以及从量子角度研究它的能力，纳米尺度和量子光子学实验室的研究人员对他们下一步可以做什么保持开放的心态
在他们的想法列表中，最重要的是有可能对他们的系统进行测量，最终证明量子纠缠
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