來自漢諾威萊布尼茨大學(德國)和格拉斯哥斯特拉斯克萊德大學(英國)的一個國際研究小組反駁了先前關于多光子成分對熱場(例如太陽光)和參數單光子干涉效應影響的假設。在非線性晶體中產生)。“我們通過實驗證明，熱光和參量單光子之間的干涉效應也會導致對背景場的量子干涉。因此，不能像迄今為止的情況一樣，簡單地忽略背景并從計算中減去背景。”漢諾威萊布尼茨大學光子學研究所所長兼 PhoenixD 卓越集群董事會成員 Michael Kues 教授博士說道。

首席科學家是博士生 Anahita Khodadad Kashi，她在光子學研究所從事光子量子信息處理研究。她研究了所謂的紅歐曼德爾效應(一種量子干涉效應)的可見度如何受到多光子污染的影響。“通過我們的實驗，我們反駁了之前的有效假設，即多光子分量只會損害可見度，因此可以在計算中減去，”Khodadad Kashi 說道，并繼續說道：“我們發現了一個新的基本特征，以前的計算中沒有考慮到這一點.我們新開發的模型可以預測量子干涉，并且我們可以在實驗中測量這種效應。”

新知識是如何創造的

科學家們在激光實驗室進行實驗時發現了他們的發現。當他們最初按照原來的計算方法時，得到了否定的結果。“但結果在物理上是不可能的，”科達達德·卡什說。團隊一起開始對實驗裝置和計算模型進行故障排除。

“當實驗結果與預期大相徑庭時，科學家們就會開始質疑之前的假設并尋找新的解釋，”庫斯說。他們共同開發了參量單光子熱場量子干涉的新理論。格拉斯哥斯特拉斯克萊德大學的量子研究員 Lucia Caspani 是第一個測試這種方法的人。接下來，Khodadad Kashi 在國際會議上展示了她的理論和實驗結果，其中包括舊金山的 Photonics West，這是世界上最大的光學和光子學專業會議，吸引了約 22,000 名與會者。在那里，她與其他科學家討論了她的模型，并得到了她的結果的確認。《物理評論快報》雜志現已發表該團隊的研究成果。

憑借新理論和實驗驗證，庫斯團隊為更好地理解量子現象做出了重要貢獻。“這些發現對于量子密鑰分發可能很重要，這對于未來的安全通信至關重要，特別是如何解釋量子干擾效應以生成密鑰，”Khodadad Kashi 說。然而，許多問題仍未得到解答，庫斯說：“對多光子效應的研究很少，因此仍然需要做大量的工作。”

該研究得到了歐洲研究理事會 QFreC 啟動資助項目的支持。Michael Kues 教授、博士是德國漢諾威萊布尼茨大學光子學研究所所長，也是 PhoenixD 卓越集群：光子學、光學和工程 - 跨學科創新的董事會成員。PhoenixD 研究集群由大約 120 名致力于新型集成光學的科學家組成。德國研究基金會(DFG)在 2019 年至 2025 年期間為 PhoenixD 提供了約 5200 萬歐元的資助。