Pierwsza obserwacja 8 splątanych fotonów rozbija zapis splątania

Splątanie to dziwne zjawisko kwantowe, w którym obiekty stają się tak ściśle powiązane, że dzielą tę samą egzystencję. W języku fizyki opisuje je ta sama funkcja falowa.

Oplatanie rzeczy naprawdę nie jest takie trudne. Większość interakcji wiąże się z takim czy innym uwikłaniem.

Kłopot polega na tym, żeby to przygwoździć. Splątanie jest zjawiskiem kruchym i ulotnym. Miga i wycieka do środowiska. Dlatego tak trudno jest zachować, obserwować i ostatecznie fizykom tak trudno się bawić.

W ostatnich latach fizycy nauczyli się, jak splątać w pary wszelkiego rodzaju obiekty – fotony, elektrony, atomy i tak dalej. W 1999 roku stworzyli qutrit przez splątanie trzech fotonów. W zeszłym roku splątali nawet 6 fotonów.

Dziś jednak Xing-Can Yao i koledzy z Uniwersytetu Nauki i Technologii Chin w Hefei twierdzą, że pobili ten rekord, splątując 8 fotonów, a następnie manipulując nimi i obserwując je jednocześnie.

To niełatwe zadanie. Uzyskanie ośmiu fotonów dokładnie tam, gdzie chcesz w tym samym czasie, jest kwantowo-mechanicznym odpowiednikiem kotów pasterskich (wyraźnie odmiany Schrodinger).

Sztuczka polega na tym, aby najpierw wysłać foton o wysokiej energii przez nieliniowy kryształ, który przekształca go w dwa splątane fotony o niższej energii. Jeden z nich, foton A, wchodzi do aparatury eksperymentalnej, podczas gdy drugi jest ponownie rozdzielany na dwa przez inny kryształ.

Ta para jest oczywiście splątana z fotonem A. Jedna z tej pary wchodzi następnie do aparatu, podczas gdy druga jest ponownie dzielona, ​​tworząc kolejną parę splątaną z fotonem A. Jedna z nich wchodzi do aparatu, podczas gdy druga jest rozdzielona i i tak dalej, aż w aparacie znajdzie się osiem fotonów, wszystkie splątane ze sobą i fotonem A .

Kłopot z tym procesem polega na tym, że powoduje on bardzo słabą wiązkę. W przypadku laserów dostępnych do niedawna najlepszym, z jakim można było sobie poradzić, był współczynnik zliczania wynoszący około 10^-5 herców. To jedno jednoczesne uderzenie 8-fotonów na sto tysięcy sekund, czyli mniej więcej raz dziennie. Nawet podoktorzy nie mają takiej cierpliwości.

Xing-Can Yao i spółka twierdzą, że poradzili sobie z tym, używając znacznie jaśniejszego źródła lasera ultrafioletowego, które wytwarza splątane pary fotonów z dużo większą szybkością. Oczywiście musieli też nauczyć się manipulować ośmioma splątanymi fotonami.

To znaczące. Posiadanie ośmiu splątanych fotonów jest najbardziej zbliżone do tego, że fizycy mają kota Schrodingera w laboratorium. Może to zapewnić nowy wgląd w nasze rozumienie intrygujących pytań dotyczących przejścia od klasycznego do kwantowego, jak twierdzą Xing-Can Yao i spółka.

Ale pozwala też na wiele innych sztuczek kwantowych. Na przykład stan 8-fotonowy powinien pozwolić im zademonstrować potężny sposób korygowania błędów kwantowych, zwany korekcją błędów topologicznych. Wielu fizyków uważa, że ​​korekcja błędów topologicznych będzie jedną z technologii umożliwiających wielkoskalowe obliczenia kwantowe, ale do tej pory nikt nie był w stanie jej przetestować.

A możliwość manipulowania stanem 8 fotonów pozwoli im symulować inne układy kwantowe. Powinno to umożliwić po raz pierwszy symulację różnych zjawisk w chemii kwantowej, a nawet w biofizyce.

I zrobić to używając tylko światła (z odrobiną dymu i wrzuconych luster).

Nr ref.: arxiv.org/abs/1105.6318 : Obserwacja splątania ośmiu fotonów

ukryć