粒子的非经典干涉是一种真正的量子现象。这种效应不仅具有基本的科学意义,而且对于量子计算、量子通信和量子计量学等光学量子技术至关重要。令人惊讶的是,非经典干涉不仅与粒子的相干性有关,还与第二个性质有关,即粒子在置换下的对称性。近30年前,利用两个单光子通过平衡分束器传播,实现了第一个实验。然而,仅略微增加光子数量,同时允许任意干涉网络,这使得问题更加复杂。在这里,我们提出了一种新的复杂多光子干涉描述,该描述涵盖了光子的全部可能区分范围。我们考虑了所有情况,包括光子完全不可区分的最大干扰、光子部分不可区分和光子完全可区分的最小干扰(即经典情况)。
利用集成光子量子技术和一个三光子分布在五种干涉模式上的线性光学量子网络,我们从理论和实验上证明,控制偏离完美可分辨性的偏差不仅具有科学意义,而且对于应用也具有直接的重要性。通过调整光子的时间延迟,我们发现干涉程度是由光子本身的特性调制的。我们的方法适用于任意粒子的可分辨性和任何干涉结构,因此可以应用于一大类量子光学场景。作为一个例子,我们展示了利用多光子干涉的最近量子计算模型的不同实例是如何受到影响的。
我们预计,我们的研究结果将推动未来更多光子的研究。