新的计算结果显示一项名为麦克斯韦的鱼眼透镜的光学设计可以在分开任意距离的原子之间产生量子纠缠。麦克斯韦鱼眼透镜是150多年前提出的一种光学系统，可以将汇聚到一个点的光纤沿着弧线弯曲。新的理论工作研究了单个光子如何在鱼眼透镜系统内从一个原子传递到另一个原子。结果表明，光子介导的原子之间相互作用与它们的距离无关，这意味着鱼眼透镜可以比基于腔体的装置更有效地纠缠原子。

图1 J. Perczel 等，Phys. Rev. A（2018）

如最初设想的那样，鱼眼透镜是球形对称材料，其折射率从中心向外逐渐减小。该透镜可以将从任意点A发出的所有光线聚焦到位于透镜对侧的相应点B。最近，研究人员一直在争论这种聚焦是否会受到衍射的限制？放置在B处的探测器会得到从A处光源发出的完美图像吗？

在这场辩论的中，来自麻省理工学院，剑桥大学和哈佛大学的Janos Perczel，PeterKómár和Mikhail Lukin用量子方法加入这场辩论，它们用单原子取代了源和探测器。他们把原子想象成鱼眼的2D空腔形式，并计算一个原子发射的光子在聚焦到第二个原子的位置之前将首先扩散并填充透镜的整个区域。这种集中受衍射限制，暗示鱼眼无法产生完美的图像。然而，第二个原子有效地吸收光子，转化为和第一原子相互纠缠的强烈作用。作者建议将光子限制在折射率像鱼眼透镜一样变化的薄分层结构中来验证这些预测。该研究成果发表在Physical Review A。

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