电子和光子等量子物体的行为与其他物体不同，从而支持量子技术。这就是解开量子纠缠之谜的关键，其中多个光子以多种模式或频率存在。

在追求光子量子技术时，先前的研究已经证实了福克态的有用性。这些多光子、多模式状态是通过使用所谓的线性光学巧妙地组合多个单光子输入而实现的。然而，一些重要且有价值的量子态需要的不仅仅是这种逐个光子的方法。

现在，来自京都大学和广岛大学的一组研究人员在理论上和实验上证实了非福克态(或 iNFS)的独特优势，即需要多个光子源和线性光学元件的复杂量子态。该研究发表在《科学进展》杂志上。

“我们使用多光子光量子电路成功证实了 iNFS 的存在，”工程研究生院的通讯作者竹内茂树 (Shigeki Takeuchi) 说道。

“我们的研究将带来光学量子计算机和光学量子传感等应用的突破，”合著者 Geobae Park 补充道。

光子是一种很有前途的载体，因为它可以长距离传输，同时在恒定的室温下保持其量子态。利用多种模式的许多光子将实现长距离光学量子密码学、光学量子传感和光学量子计算。

“我们煞费苦心地利用我们的傅里叶变换光子量子电路在三个不同的路径中显现两个光子，煞费苦心地生成了一种复杂类型的 iNFS，这是实现条件相干性中最具挑战性的现象，”合著者 Ryo Okamoto 解释道。

此外，这项研究还将另一种现象与广泛应用的量子纠缠进行了比较，量子纠缠仅通过穿过单个线性光学元件而出现和消失。量子纠缠是两个独立系统之间叠加两个或多个相关态的量子态。

“令人惊讶的是，这项研究表明 iNFS 特性在穿过许多线性光学元件的网络时不会改变，这标志着光学量子技术的飞跃，”广岛大学的合著者 Holger F Hofmann 指出。

Takeuchi 的团队认为 iNFS 表现出条件相干性，这是一种有点神秘的现象，即使检测到一个光子也意味着在多个路径的叠加中存在剩余的光子。

Takeuchi 宣布：“我们的下一阶段是实现更大规模的多光子、多模态和光量子电路芯片。”