Eksperiment pridobi zapletanje šestih svetlobnih valov z enim laserjem

Exposing Digital Photography by Dan Armendariz (Junij 2019).

Anonim

Avstrijski fizik Erwin Schrödinger (1887-1961), eden od velikanov sodobne znanosti, se je zapletel v najkvalitetnejšo lastnost v kvantni mehaniki. Po njegovem mnenju je ta fenomen resnično razlikoval kvantni svet iz klasičnega sveta. Zapeljevanje se zgodi, ko nastanejo ali delujejo skupine delcev ali valov tako, da kvantno stanje vsake delce ali vala ni mogoče opisati neodvisno od drugih, čeprav so daleč oddaljeni. Eksperimenti, izvedeni na Univerzi v Sao Paulu Physics Institute (IF-USP) v Braziliji so uspeli zapeljati šest svetlobnih valov, ki jih ustvari preprost laserski svetlobni vir, znan kot optični parametrični oscilator.

Članki o teh eksperimentih so bili objavljeni v Physical Review Letters and Physical Review A. Poskusi so poudarjeni v posebni novičarski opremi objavljeni na spletu.

"Naša platforma je sposobna ustvarjati množično zapletanje številnih optičnih načinov z različnimi, vendar natančno določenimi frekvencami, kot da bi povezovali vozlišča velikega omrežja. Tako proizvedena kvantna stanja lahko nadzira samo en parameter: moč zunanjega laser, ki črpal sistem, «je povedal Marcelo Martinelli, eden od koordinatorjev eksperimentov. Martinelli je profesor na IF-USP in glavni raziskovalec projekta.

"Zapiranje je lastnost, ki vključuje kvantne korelacije med različnimi sistemi, " je dejal Martinelli. "Te korelacije so pomemben dejavnik, ki lahko kvantne računalnike naredi boljše od tradicionalnih elektronskih računalnikov pri opravljanju nalog, kot so simulacije ali faktorji primarnega števila, kar je kritična operacija za varnost podatkov v današnjem svetu. Zato ustvarjanje sistemov z več zapestnimi komponentami je pomemben izziv pri izvajanju idej kvantne teorije informacij. "

Hitrejša obdelava

V prejšnjih raziskavah je ekipa IF-USP zajemala dva in tri načine z optičnim parametričnim oscilatorjem. Njihovi najnovejši poskusi so podvojili prostor, ki je na voljo za kodiranje informacij.

Ta ideja je lažje razumljiva z analogijo. Klasični bit je dvosistemski sistem, ki je lahko v kateremkoli trenutku v enem samem stanju - nič ali en. To je osnova binarne logike. Kubit (kvantni bit) lahko predstavlja eno, ničelno ali nobeno kvantno superpozicijo teh dveh stanj, tako da lahko kodira več informacij kot klasični bit.

Zapeljevanje ustreza nelokalnim korelacijam več kubičev. Nelokalnost je bistvena značilnost narave in ena od ključnih razlik med kvantno fiziko in klasično fiziko, ki prepozna samo lokalne korelacije. Martinelli je pojasnil, kako je to splošno načelo dokazano v poskusih. "Laser dobavlja vso energijo za proces. Svetlobni žarek, ki ga proizvaja ta laser, zadene kristal in ustvari dva druga polja, ki ohranjajo značilnosti laserja: intenzivna enobarvna svetloba z natančno določenimi frekvencami. tri intenzivna polja.V vsakem intenzivnem polju sta par izredno šibkih polj, tako da je šest polj povezanih z glavnim poljem. Korelacije med njimi so močnejše od korelacij, ki so izvedljive, če se uporabljajo neodvisni laserji. "

Naprava, ki ustvarja zapletena stanja - optični parametrični oscilator - sestoji iz majhnega kristala med dvema ogledaloma. Kristal je dolg 1 cm in razdalja med ogledali je manjša od 5 cm. Ker pa je hlajenje nujen pogoj za postopek, se kristal in ogledala nahajajo v aluminijastem ohišju v vakuumu, da se izogne ​​kondenzaciji in preprečijo zmrzovanje sistema.

Informacije, ki jih lahko kodira en sam val, so omejene z načelom negotovosti. V tem primeru se amplituda in faza valov obnašata kot analogi položaja in hitrosti delcev, spremenljivke, ki jih je Werner Heisenberg (1901-76) upošteval pri oblikovanju načela.

"Z zapletom se del informacij iz vsakega posameznega vala izgubi, vendar se globalne informacije v sistemu ohranijo v skupni obliki", je dejal Martinelli. "Skupna raba pomeni, da ko opazujemo en val, smo obveščeni o ostalih petih hkrati. Vsak žarek gre za detektor, ta razdelitev podatkov pa v neodvisne enote povečuje hitrost obdelave."

Šest valov sestavlja niz. Ko se podatki pridobijo iz enega vala, se podatki pridobijo na celotnem sistemu. Ko je eden spremenjen, se celoten sistem spremeni.

menu
menu