产生相互依赖的纠缠光子是量子通信技术的关键。大多数产生这些纠缠光子的技术都是成对的产生光子，而能产生两个以上纠缠光子的技术很难实现。研究人员现在已经制造出一种芯片大小的设备，它可以一次产生多达六个微波光子束。这种设备可能对量子技术有用，例如用在极其安全的量子通信上。

纠缠光子对通常在一种被称为“参量下转换”的过程中产生，该过程使用所谓的非线性光学介质将单个光子分裂成两个能量较低的光子。但是，将单个量子粒子的能量(或量子跃迁的能量)分配给两个以上的输出光子——制造光子的“多重态”(multiplet)——并不容易。超导电路已被用于制造这样的多重态，但这种器件很复杂，需要大量的硬件和多步处理。

巴黎萨克雷大学的Gerbold Ménard、德国乌尔姆大学的Joachim Ankerhold和他们的同事设计了一种更简单的方法。他们使用了超导电路，因为它允许研究人员能精确的控制电荷载流子的能量，电荷载流子是被称为库珀对的电子对。这些对会被激发到特定的能级，然后，当每个对衰减到其基态时，电路会发射可预测数量的光子。该电路是由一中被称为约瑟夫森结的设备组成，该设备耦合到了标准电感线圈(LC)谐振器上，其中的电流会自动以特定的频率振荡。

约瑟夫森结由两种超导材料组成，并由薄的绝缘材料将它们隔开。如果在约瑟夫森结上施加电压，库珀对可以以量子隧穿效应穿过绝缘体，并获得由施加电压所决定的能量。然后，这个电子对可以将其能量释放到谐振器电路中，这种电路能像天线一样以光子的形式辐射能量。Ménard说：“谐振器起到了库珀对的能量转储作用。”

该团队之前已经证明了这种电路的光子发射，但仅以光子对的形式出现。Ménard说：“通过对库珀对传输和谐振器之间进行有效的耦合，这让新的工艺成为了可能，甚至能占据主导地位。”在他们最新的强耦合电路中，一个单一的库珀对会被其穿过约瑟夫森结时的传输能量所激发，然后可以衰减并导致谐振器能同时释放几个光子。

该电路由沉积在石英上的150纳米厚的超导铌薄膜蚀刻而成，两端的距离仅为500微米左右。其最突出的部件是电感线圈的螺旋线。该团队的测量表明，这种芯片级设备可以从单个库珀对发射出多达六个微波光子。研究人员还尚未测试这些光子是否有纠缠，但Ménard表示，根据理论能预测出它们是纠缠的。该团队还根据他们之前对双光子发射的观察迹象预测了会存在纠缠。

如果光子被证明确实是纠缠的，那么这种多重态可能会在各种应用中很有用。例如，在量子密码学中，以纠缠光子的形式加密并通过标准光纤网络发送的数据无法在传输过程中被读取。使用纠缠多重态，这最终可能会实现安全地同时向多个用户发送数据。或者，也许可以将一组纠缠的光子分布在模块化量子计算机的单独电路中，从而使这些量子计算机彼此纠缠在一起。（编译:Qtech）