作者:安娜·德明，物理
（同organic）有机 当寻找最不可能的光子结果时，通过冷原子的整体被设定为弱相互作用的光子仍然可能产生大相互作用的结果
信用:皮克斯贝/杰洛特 当探索量子力学的微妙效应时，系统中的所有参数及其测量值都需要进行微调，以观察到您所希望的结果
那么，当你把一切都转向发现你最意想不到的东西时，会发生什么呢？美国麻省理工学院和普渡大学的研究人员
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采用这种方法，他们发现可以将量子信号放大30倍，同时有条件地将光子的相对相位从π/80改变到π/2
这些结果可以提供缺失的一环，推动许多量子网络技术更接近实际应用
量子技术协议通常旨在最大化相互作用强度，但是准备这些纠缠系统可能非常困难
"我们问了这样一个问题，我们能否以某种方式将弱相互作用转化为非常强的相互作用？"麻省理工学院的沃尔夫物理学教授弗拉丹·武莱蒂奇解释道
“你可以，而且代价是，它们不常发生
" 维莱蒂奇和他的同事们观察到的影响取决于量子实验“期望值”中的因素
期望值描述了一个量子场景的平均结果，等于每个可能值与其概率的乘积
Vuletic和他的合作者将他们的研究集中在平均水平被罕见事件所支配的场景上，比如彩票，每个人平均赢得少量，尽管事实上，只有少数人赢得大量
在量子力学中，光有时也走较少人走过的路，正如研究人员所展示的，这真的会有所不同
研究人员一直在观察光子之间的相互作用——一个信号光子和一个辅助光子——沿着不同的路径穿过空腔中的冷原子群
每个光子都可以与原子相互作用，这种相互作用带有另一个光子是如何相互作用的特征，从而在两个光子之间产生间接的相互作用
相互作用在光子中留下了信号，例如相移，当共振为零时，根据参数被调谐到系统共振的哪一侧，相移从共振变为正或负
普渡大学的迈赫迪·侯赛尼解释说，他们在研究相互作用时注意到了平均相移
“我记得有一天晚上，弗拉丹做了一些计算，然后发给我们，我们看了看，起初，我认为这是行不通的，”侯赛尼说
计算表明，对于一个与信号光束中的低相移相关联的辅助光子测量的高概率的状态(可能是共振附近的情况)，结果令人惊讶
在极少数情况下，这不是为辅助光子记录的测量值，信号光束的相移必须很大，以便具有低概率的产品仍然满足期望值
更重要的是，通过这种现象，被选择用来测量辅助光子的参数可以极大地影响信号光子的相移结果，尽管两者之间的相互作用很弱，研究人员称之为“预示着光子控制”
“通过仔细操纵系统参数来调整实验方案，研究人员能够观察到理论预测的效果
“我们更兴奋而不是惊讶，”侯赛尼说
“天真的，你看平均值的时候，不要指望在共振时看到任何相移，哪怕是很小的相移；你希望什么也看不到
但事实证明，通过改变测量过程，你可以把它变成高度互动的状态，这是令人惊讶的
" 研究人员指出，通过“无噪声放大”和“微弱测量”，也在其他系统中演示了放大信号的协议
“这些协议以2到5倍的概率提供增强
“举例来说，如果保真度乘以概率远小于50%，它对传感就没什么用了，”侯赛尼解释道
相比之下，Hosseini，Vuletic和他们的合作者能够证明相移高达π/2，平均相移为π/80，光子数放大约30倍
虽然这些事件仍然很少，但实际应用的可能性更大
“以前，人们认为这种无噪声放大和任何相移是完全不同的领域，”维莱蒂奇补充说
“我们已经证明了这是一回事，你可以有一个小的参数变化，从相移到增益
" 有许多新兴的量子网络技术面临着一个绊脚石，因为缺乏一种实用的技术来放大信号，例如长距离量子通信，或者当连接多个量子计算机时，每个量子计算机都有可管理数量的量子位来提高处理能力
“损失和不连贯总是一个问题，”维莱蒂奇说
当维莱蒂奇正在研究可能增加光子耦合的“超原子”时，侯赛尼的工作是在固体状态的更混乱的世界中，用稀土离子在晶体中复制这种现象
这些系统并不干净，因为不可能像完全同质的原子集合体那样对离子周围的环境有如此精确的了解
然而，如果这一原理可以在这些系统中得到证明，它可能会为应用提供一个更实际的基础，甚至可以将各种效果进行多路复用，以增加每个场景的概率
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