来自汉诺威莱布尼茨大学(德国)和格拉斯哥斯特拉斯克莱德大学(英国)的一个国际研究小组反驳了先前关于多光子成分对热场(例如太阳光)和参数单光子干涉效应影响的假设。在非线性晶体中产生)。“我们通过实验证明，热光和参量单光子之间的干涉效应也会导致对背景场的量子干涉。因此，不能像迄今为止的情况一样，简单地忽略背景并从计算中减去背景。”汉诺威莱布尼茨大学光子学研究所所长兼 PhoenixD 卓越集群董事会成员 Michael Kues 教授博士说道。
首席科学家是博士生 Anahita Khodadad Kashi，她在光子学研究所从事光子量子信息处理研究。她研究了所谓的红欧曼德尔效应(一种量子干涉效应)的可见度如何受到多光子污染的影响。“通过我们的实验，我们反驳了之前的有效假设，即多光子分量只会损害可见度，因此可以在计算中减去，”Khodadad Kashi 说道，并继续说道：“我们发现了一个新的基本特征，以前的计算中没有考虑到这一点.我们新开发的模型可以预测量子干涉，并且我们可以在实验中测量这种效应。”
新知识是如何创造的
科学家们在激光实验室进行实验时发现了他们的发现。当他们最初按照原来的计算方法时，得到了否定的结果。“但结果在物理上是不可能的，”科达达德·卡什说。团队一起开始对实验装置和计算模型进行故障排除。
“当实验结果与预期大相径庭时，科学家们就会开始质疑之前的假设并寻找新的解释，”库斯说。他们共同开发了参量单光子热场量子干涉的新理论。格拉斯哥斯特拉斯克莱德大学的量子研究员 Lucia Caspani 是第一个测试这种方法的人。接下来，Khodadad Kashi 在国际会议上展示了她的理论和实验结果，其中包括旧金山的 Photonics West，这是世界上最大的光学和光子学专业会议，吸引了约 22,000 名与会者。在那里，她与其他科学家讨论了她的模型，并得到了她的结果的确认。《物理评论快报》杂志现已发表该团队的研究成果。
凭借新理论和实验验证，库斯团队为更好地理解量子现象做出了重要贡献。“这些发现对于量子密钥分发可能很重要，这对于未来的安全通信至关重要，特别是如何解释量子干扰效应以生成密钥，”Khodadad Kashi 说。然而，许多问题仍未得到解答，库斯说：“对多光子效应的研究很少，因此仍然需要做大量的工作。”
该研究得到了欧洲研究理事会 QFreC 启动资助项目的支持。Michael Kues 教授、博士是德国汉诺威莱布尼茨大学光子学研究所所长，也是 PhoenixD 卓越集群：光子学、光学和工程 - 跨学科创新的董事会成员。PhoenixD 研究集群由大约 120 名致力于新型集成光学的科学家组成。德国研究基金会(DFG)在 2019 年至 2025 年期间为 PhoenixD 提供了约 5200 万欧元的资助。
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