【物理學家100,000光子糾纏】

明道

【物理學家100,000光子糾纏】

 

 

越亮越好

已經建立了包括大約100,000糾纏光子的光脈衝在德國和俄羅斯的物理學家。

脈衝“擠真空”狀態，該研究小組發現，糾纏光子脈衝增加的數量應該變得更強。

這種脈衝能找到使用的技術，如量子密碼學或計量。

糾纏是一種量子效應，允許有更密切的關係，比經典物理學預測的粒子如光子。

比如，兩個光子可以被創建的實驗，例如，如果一個人的測量是在垂直方向上偏振，對其他的測量將顯示相同的偏振。

會出現這種情況，儘管一單光子的測量的事實，揭示了一個隨機值的偏振。

雖然這種相關性可以發生在非量子世界，量子力學加強它超出了預期從經典物理學。

簡潔地描述這種量子和經典世界之間的失配北愛爾蘭的物理學家約翰·貝爾在1964年證實了在20世紀70年代和20世紀80年代做了​​一系列的實驗。

瑪麗亞Chekhova光的科學和莫斯科州立大學的馬克斯·普朗克研究所和學院創建的量子態含有多達100,000光子，這些都是互相糾纏著。

非線性晶體

該球隊的實驗開始發射激光脈衝，在偏振分束器，它創建具有不同偏振方向的兩個脈衝。

這些被解僱的兩個非線性晶體和“泵”的晶體。

由於晶體的非線性性質，在泵浦脈衝的光子衰減到一對具有相同的偏振糾纏光子-但具有不同的能量（A和B）。

一個光子是紅外的，而另一個是在可見光範圍內的電磁頻譜。

在晶體中的初始衰減會自發地發生，並作為第一個光子對通過晶體，它會刺激其他的光子對的排放。

隨後的級聯會產生一個脈衝的光子都糾纏在什麼是所謂的“擠壓真空”狀態。

該脈衝被擠壓，因為在脈衝甲和乙的光子的數目比在兩種典型的激光脈衝的能量相等的更精確地相關。

真空部分定義來自一個事實，即在脈衝開始自發零光子-真空狀態。

從每個晶體的糾纏光子的脈衝，然後在第二偏振分束器，以建立一個單一的非偏振光的脈衝複合。

該脈衝操縱使用“分色板”，一個能量的光子偏振旋轉-說à - 90度，就與B能量的光子的偏振。

其結果是一個糾結的脈衝，這是一個“宏觀單Bell態” -如果A光子的偏振測量垂直極化的B光子水平，反之亦然。

此屬性的偏振相關性是有效的偏光狀態可任一選擇：如果光子甲是正確的圓偏振光，例如，光子乙左旋圓偏振光等。

測量糾纏

球隊的下一個挑戰是如何表明光子確實糾結。

這是通過通過通過一個最終的偏振分束器，它發送一個檢測器和與水平偏振的光子對垂直極化對第二檢測器的光子脈衝。

由檢測器在每個脈衝的光子的總數進行計數，並確定在兩個檢測器的信號之間的相關性，可以由一個脈衝在何種程度上纏結。

小組無法測試糾纏使用貝爾的不平等，因為標準的貝爾不等式是唯一有效的光子對，在這種情況下是不適用的。

宏觀貝爾不等式的推導仍然是一項挑戰。

然而，該小組使用“可分性條件”適用於這樣的系統能夠建立糾纏。

分析表明，脈衝產生了較大程度的相關性，比經典物理學所允許的，因此糾纏。

更多的光子，更多的糾纏

研究人員還計算出的脈衝的參數被稱為“Schmidt數”，這是脈衝內的纏結程度的量度。

他們發現，在脈衝的平均光子數的數量級。據球隊，這意味著更亮的脈衝比自己弱的對手糾纏。

英國布里斯托爾大學的曉綺週設置描述為一個非常聰明的方法來檢測糾纏在這樣大的光子狀態。

他補充說，人們知道，一個大擠壓真空]狀態很糾結，但不知道如何通過實驗來證明這一點。

周世儉認為，最有前途的應用程序的糾纏脈衝“實用量子計量”。

例子包括相顯微鏡和光學陀螺儀。

Chekhova說，也可用於量子密鑰分發（QKD），它使用的糾纏，讓雙方交換秘密信息編碼的脈衝。

量子信息編碼到光子數，然後梁將被分發到兩個用戶A和B，她解釋說。

此協議將類似於眾所周知的Ekert [QKD協議，基於光子對的，但在這裡的字母會更大，她補充道。

這項研究發表在“物理評論快報”。

作者簡介

麥約翰斯頓是physicsworld.com主編

 

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/oct/25/physicists-entangle-100000-photons