隨著對量子技術的期望日益增長，科學家們在光子系統中首次展示了經過驗證的量子優勢。根據一項新研究，糾纏光能顯著減少學習量子系統噪聲所需的測量次數。這項研究由丹麥科技大學（DTU）的研究人員主導，並與來自美國、加拿大和南韓的合作夥伴共同進行。他們採用了光學設置，證明了糾纏光能比傳統方法更快地識別噪聲量子系統的行為。
該研究的負責作者Ulrik Lund Andersen教授表示：「這是光子系統首個經過驗證的量子優勢。知道這種優勢可以通過簡單的光學設置實現，應該能夠幫助其他人尋找這種方法能夠發揮作用的領域，例如感測和機器學習。」該研究的核心是一個長期存在的挑戰。當科學家希望了解一個物理設備時，他們必須重複測量以確定其「噪聲指紋」。對於量子設備而言，這個問題變得更加複雜，因為量子噪聲內建於測量中，隨著系統的增大，所需的試驗次數呈指數增長。
Andersen教授補充說，研究團隊在短短15分鐘內就了解了其系統的行為，而使用類似的傳統方法則需約2,000萬年。這項實驗在DTU物理系的地下實驗室進行，團隊使用了在電信波長下運行的標準光學元件。儘管設置中存在普通的損失，但系統依然有效運作。他們指出，這顯示出優勢來自於測量方法，而非理想設備。該設置依賴於一個光學通道，其中多個光脈衝共享相同的噪聲模式。兩束光被壓縮至糾纏狀態，其中一束探測系統，而另一束作為參考。
研究團隊進行了聯合測量，通過一次測量比較兩束光，消除了大量噪聲，從而每次試驗中提取的信息比傳統方法更多。這項研究表明，糾纏光能提供所需的飛躍，並且當前的實驗確認了這一點。研究人員強調，他們尚未針對特定的現實系統，但這一突破確認了量子物理學的一個長期追求的目標。DTU物理系的副教授Jonas Schou Neergaard-Nielsen表示：「儘管很多人正在討論量子技術及其如何超越傳統計算機，但事實是，今天它們並未做到。因此，我們最大的滿足感是終於找到了一個量子機械系統，能做到任何傳統系統無法實現的事情。」這項研究發表在《科學》期刊上。
