科學家們正越來越多地尋求發現更多關于
量子糾纏的信息,當兩個或更多的
系統以這樣一種方式被創造或相互作用時,一些系統的量子狀態不能獨立于其他系統的量子狀態而被描述。這些系統是相互關聯的,即使它們之間相隔很遠。
.06[*S L2^M#G@t 對研究這種現象的興趣是由于其在加密、通信和量子計算方面的巨大應用潛力。困難的是,當這些系統與它們周圍的環境相互作用時,它們幾乎立即變得不相干了。
DsF<P@O6 x8E!Ko]( 在巴西圣保羅大學物理研究所(IF-USP)的原子和光的相干操縱實驗室(LMCAL)的最新研究中,研究人員成功地開發了一個產生兩束糾纏光的
光源。有關這項研究的文章最近發表在《物理評論快報》雜志上。
Fs;_z9ej-u aak[U;rx "這個光源是一個
光學參數振蕩器,或稱OPO,它通常由兩個鏡子之間的非線性光學響應晶體組成,形成一個光學腔體。當一束明亮的綠色
光束照射在儀器上時,晶體-鏡子動態產生兩束具有量子相關性的光束,"文章的最后一位作者、物理學家Hans Marin Florez說。
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=9#cf-? 研究中使用的光學參數振蕩器(OPO)
=aE!y5 問題是,基于晶體的OPO發出的光不能與量子信息背景下的其他感興趣的系統互動,如冷原子、離子或
芯片,因為其
波長與相關系統的波長不一樣。"我們小組在以前的工作中表明,原子本身可以被用作媒介,而不是晶體。因此,我們制作了第一個基于銣原子的OPO,其中兩個光束是強烈的量子相關的,并獲得了一個可以與其他有可能作為量子存儲器的系統互動的源,如冷原子,"Florez說。
&\/p5RX \Dr?}D 然而,這并不足以表明這些光束是糾纏在一起的。除了強度之外,與光波同步有關的光束相位也需要顯示出量子關聯性。他說:"這正是我們在《物理評論快報》報道的新研究中所實現的。我們重復了同樣的實驗,但增加了新的檢測步驟,使我們能夠測量所產生的場的振幅和相位中的量子相關性。結果,我們能夠證明它們是糾纏在一起的。此外,該檢測技術使我們能夠觀察到,糾纏
結構比通常所描述的要豐富。我們實際上產生的是一個由四個糾纏譜帶組成的系統,而不是兩個相鄰的譜帶被糾纏在一起。"
W&8)yog. FTC,{$ "在這種情況下,波的振幅和相位是糾纏在一起的。這在許多處理和傳輸量子編碼信息的協議中是基本的。除了這些可能的應用,這種光源還可以用于計量學。強度的量子關聯導致強度波動的大大減少,這可以提高光學
傳感器的靈敏度。想象一下,在一個聚會上,每個人都在說話,你聽不到房間另一邊的人說話。如果噪音充分降低,如果每個人都停止說話,你就可以在很遠的地方聽到某人說的話。"他補充說,提高用于測量人腦發出的α波的原子磁力計的靈敏度是潛在的應用之一。
@If ^5s;z U<mFwJ C] "文章還指出,與晶體OPO相比,銣質OPO還有一個優勢。"Florez說:"晶體OPO必須要有鏡,使光在腔內保持更長的時間,這樣相互作用就會產生量子相關的光束,而使用原子介質,在其中產生的兩個光束比晶體更有效,避免了需要鏡子來禁錮光這么長的時間。"
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wQ* XKepk? E 在他的小組進行這項研究之前,其他小組曾試圖用原子制造OPO,但未能證明所產生的光束的量子相關性。新的實驗表明,系統中沒有內在的限制來阻止這種情況的發生。研究人員發現,原子的溫度是觀察量子關聯的關鍵。顯然,其他研究使用了更高的溫度,這讓他們無法觀察到相關關系。
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