中国科学院 一个简单的激光器仅由两个标准反射镜组成，用于产生更高维度的经典纠缠光，这是一种新的技术，偏离了二维贝尔态的主流范式
该方法将内部生成(原则上可以创建的内容不限)与外部控制相结合，允许用户定义的状态被模制
这里显示的是二维贝尔态(左)和高维态(右)的例子，包括著名的千兆赫态
荣誉:申，艾萨克纳普，杨西林，邢福，马里贡，达里尔奈杜和安德鲁福布斯 剪裁轻便就像剪裁布料一样，通过剪裁将平淡无奇的布料变成想要的图案
在光的情况下，剪裁通常在空间自由度上完成，例如它的振幅和相位(光的“图案”)以及它的偏振，而剪裁和剪切可以用空间光调制器等来控制
这一新兴领域被称为结构光，它正在推动我们对光的利用达到极限，使我们能够看到更小、聚焦更紧、视野更宽的图像、用更少的光子进行探测，并将信息打包到光中，用于新的高带宽通信
结构光也被用来测试经典-量子边界，推动了经典光对量子过程的限制，反之亦然
这开启了创造具有量子性质的经典光的有趣可能性——就好像它是“经典纠缠的”
但是如何创造和控制这种光的状态，一个人能把极限推多远？ 用于构造来自激光器的光的主流工具受到所需专用激光器的复杂性的阻碍，通常需要定制的几何形状和/或元件，而仅使用图案和偏振的主流二维范例意味着访问二维经典纠缠光，模拟量子比特、1和0
这方面的一个例子是众所周知的量子贝尔态，如图1(左)所示，经典光表现为矢量结构光，结合了“模式”和“偏振”两个自由度
这两个自由度模拟了量子比特量子态的两个维度
要创造更高的维度，就需要在一个似乎只局限于两个自由度的系统中找到更多的自由度
在他们的论文《高维多部分经典纠缠光的产生和控制》中，中国和南非科学家报道了如何直接从激光中产生任意维的类似量子的经典光
他们使用大多数大学教学实验室都有的非常简单的激光来显示八维经典纠缠光，这是一项新的世界纪录
然后，他们继续操纵和控制这种类似量子的光，创造了第一个经典纠缠格林伯格-霍恩-泽林格(GHZ)态，一组相当著名的高维量子态，如图1所示
“长期以来，理论家们提出了利用这种类似量子的光可能实现的所有应用，但是缺乏任何创造和控制步骤阻碍了任何进展
现在我们已经展示了如何克服这个障碍
沈，清华大学(现任南安普顿大学高级研究员)，该论文的主要作者
传统上，来自激光器的奇异结构光需要同样奇异的激光系统，或者具有定制元素(例如亚表面)或者定制几何形状(例如基于拓扑光子)
作者建造的激光器只包含一个增益晶体，并遵循教科书设计，只有两个现成的镜子
他们优雅的解决方案本身就是建立在量子力学中的一个原理之上的:射线-波二元性
作者可以通过简单的长度调节来控制激光器内部的路径和偏振，利用所谓的射线-波二元激光器
根据教授的说法
项目主管福布斯说:“值得注意的是，我们不仅可以创造出如此奇异的光态，而且它们的光源就像你能想象到的激光一样简单，只需要几面标准的镜子
作者意识到关键的“额外”自由度就在他们眼前，只需要一个新的数学框架来识别它们
原则上，这种方法允许通过简单地标记激光产生的波浪形光线来创建任何量子状态，然后用空间光调制器从外部控制它们，将它们成型
从某种意义上说，激光产生所需的尺寸，而后来的调制和控制将结果塑造成某种期望的状态
为了证明这一点，作者产生了跨越八维空间的所有千兆赫态
因为从来没有人创造过这样的高维经典纠缠光，作者不得不发明一种新的测量方法，将高维量子态的层析成像转换成适合其经典光模拟的语言和技术
结果是一种新的经典纠缠光的断层成像，揭示了它在标准二维之外的类似量子的关联
这项工作为创造和控制具有类似量子特性的高维经典光提供了一种强有力的方法，为在量子计量、量子误差校正和光通信中的激动人心的应用铺平了道路，也为用更加多才多艺的明亮经典光刺激量子力学的基础研究铺平了道路
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