四川
探索宇宙奥秘 · 理性思考
未来的量子互联网，需要连接无数个用户。
这就像搭建一张巨大的光速通信网。
但目前的量子设备，往往笨重且复杂。
它们占据了整个光学实验室。
这严重阻碍了量子网络的普及。
2026年2月3日，中国科学家取得了一项突破。
南京大学和中国科学技术大学的研究团队联手。
他们在《物理评论快报》上发表了最新成果。
他们研制出一种超薄超构表面。
这张“膜”只有零点几毫米厚。
它却能同时生成并分发量子纠缠。
这为量子互联网的小型化铺平了道路。
这项技术的核心，是一个微小的纳米结构。
研究人员在玻璃基底上，排列了硅纳米柱。
每个柱子的高度约为500纳米。
长宽则在100纳米到325纳米之间。
这比一根头发丝还要细得多。
这种结构被称为“超构表面”。
它能精确控制光的行为。
在实验中，两个光子射入这张薄膜。
这两个光子最初并没有纠缠。
它们拥有不同的偏振状态。
当光子穿过纳米柱阵列时，奇迹发生了。
光子在结构内部发生了量子干涉。
这种干涉效应改变了光子的命运。
薄膜将光子分到了7个不同的输出路径。
这7个路径产生了21对光子组合。
每一对光子都处于纠缠状态。
这就是所谓的“贝尔态”。
传统的光学系统非常庞大。
它需要分束器、波片等许多元件。
研究人员必须精心调试光路。
而这张超构表面，集成了所有功能。
它既是纠缠的发生器，又是分配器。
这项突破并非一蹴而就。
它是研究团队多年积累的成果。
我们可以回顾一下这条技术路线。
早在2020年，该团队就展示了相关技术。
当时，他们设计了一种超构表面。
它能同时产生多种偏振态的光。
这主要还是对经典光场的操控。
到了2022年，团队迈出了关键一步。
他们将技术扩展到了量子光学领域。
那时的超构表面，可以引导纠缠光子。
但它只能“传递”已有的纠缠。
还无法“创造”纠缠。
这一次，研究团队实现了质的飞跃。
他们证明了超构表面不仅能“管”光。
还能通过干涉效应，“造”出纠缠。
从被动操控到主动创造。
这体现了量子光子学的演进逻辑。
科学家正在把庞大的光学系统“压扁”。
最终目标是将其集成到方寸芯片之上。
这项成果对中国量子科技意义重大。
众所周知，中国在量子通信领域处于领先地位。
“墨子号”卫星实现了千公里级的纠缠分发。
“京沪干线”建立了地面光纤网络。
我们在骨干网建设上已经走得很远。
但是，量子互联网的落地还差“最后一公里”。
那就是用户终端的集成化与便携化。
目前的量子设备大多停留在实验室。
它们体积大、成本高、难以维护。
这项新研究正好切中了这个痛点。
它展示了超构表面在半导体制造上的潜力。
这意味着，未来的量子设备可以像电脑芯片一样。
通过标准的工业化流程进行批量生产。
这将极大地降低成本。
研究团队提到了未来的愿景。
他们想制造一种“瑞士军刀”式的模块。
这是一种便携式、即插即用的纠缠光源。
它可以集成到各种应用场景中。
无论是安全通信，还是量子传感。
这种微型化设备都将是基础设施。
这也预示着中国量子技术的下一个方向。
我们将从追求“单点突破”转向“系统集成”。
把实验室的精密装置，变成人人可用的科技产品。
Yajun Gao et al, Interference-Induced Entanglement Engineering on a Metasurface, Physical Review Letters (2026). DOI: 10.1103/mzmv-7x98.
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