據最新一期《光學》雜志報道，加拿大渥太華大學和德國馬克斯·普朗克光科學研究所研究人員証明，利用陽光也能直接產生光子糾纏，即光子之間形成的量子糾纏狀態。該成果為降低量子技術能耗、推動量子設備規模化應用提供了新思路。

由於光子具有傳播速度快、易於操控等特點，光子糾纏已成為量子通信、量子計算和量子精密測量的重要資源。但長期以來科學家認為，實現光子糾纏所需的強關聯性只能通過相干光實現。所謂相干光，是指光波保持同步，其波峰和波谷以可預測的方式排列。因此，能夠產生單色、高相干光的激光器通常被用於制造糾纏光子。但是激光設備能耗較高，未來量子技術規模化應用可能面臨能源需求增加的問題。

此次，團隊利用陽光替代傳統激光光源，通過自發參量下轉換過程產生糾纏光子。在這一過程中，陽光作為泵浦光照射非線性晶體，使光子產生一對具有量子關聯的糾纏光子。

理論分析發現，如果將量子信息編碼在光子的偏振狀態中，那麼光子糾纏的產生並不依賴光傳播方向和顏色，而主要取決於光波振蕩方向的一致性。基於這一發現，團隊設計實驗裝置，使陽光中的不同顏色和傳播方向不會破壞偏振糾纏。

為了將分散的陽光聚焦到毫米級非線性晶體上，團隊開發了一種全玻璃太陽能聚光器。該裝置利用菲涅爾透鏡收集陽光，再將光線集中到一根僅頭發絲寬度的光纖中，最終照射到產生糾纏光子的晶體上。

實驗結果顯示，陽光產生的光子糾纏態與理想糾纏態的相似度達到約94%。同時，實驗中光子之間的關聯關系違反貝爾不等式，証明這種關聯無法用經典物理解釋，而是源於量子糾纏。

這項研究表明，豐富的天然光源可以用於產生光子糾纏，為構建更節能、更易獲取的量子技術打開了可能。未來，該技術有望應用於空間量子通信，例如利用衛星接收陽光產生安全加密密鑰，從而減少對機載激光器及相關硬件的依賴。（記者張佳欣）