基于超表面量子图的光子多路径纠缠与广义HOM干涉研究

来自国际团队的研究人员通过超表面(metasurface)和量子图(graph theory)技术，攻克了多光子干涉系统扩展难题。该研究实现了Jones矩阵编码空间模式下的可控多光子聚束(bunching)、反聚束(antibunching)和并行纠缠，将传统线性光学网络集成于单层超表面，为构建低退相干量子信息基础设施提供了新范式。

　　

这项突破性研究将量子光学玩出了新高度！科学家们巧妙利用超表面(metasurface)这种二维人工材料，像搭积木般构建出可编程的量子图(quantum graphs)，成功实现了广义Hong-Ou-Mandel(HOM)干涉效应。通过Jones矩阵编码的空间多通道设计，单个超表面就能同时操控多光子的聚束(bunching)和反聚束(antibunching)行为，还能制备出复杂的多路径纠缠态。

更妙的是，团队开创性地引入图论(graph theory)双框架——这种数学工具既能设计超表面干涉仪，又能预测其产生的非经典关联。就像量子世界的"乐高说明书"，直接把传统需要一堆光学元件的复杂系统，压缩成邮票大小的超薄器件。实验还展示了等效于高阶Hadamard干涉仪的功能，为构建抗退相干(decoherence)的量子信息系统铺平了道路。

这项研究堪称量子光学与纳米光子学的完美联姻，超表面就像量子光子的"交通枢纽"，而图论则是这个枢纽的"智能导航系统"。未来或可基于此开发出邮票大小的量子处理器，让量子信息技术真正走向集成化和实用化。