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[转载]首次实现三光子的颜色纠缠,将应用于量子通信

已有 352 次阅读 2019-9-25 01:39 |个人分类:量子通信|系统分类:科研笔记| 量子纠缠, 量子通信 |文章来源:转载

伊利诺伊大学香槟分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)科学家构建了一种量子力学状态,在这种状态下,三个光子的颜色相互纠缠。这种态是一种特殊的组合,称为W态,即使三个光子中的一个丢失了,它也会保留一些纠缠,这使得它对量子通信很有用。这样的纠缠态也使得新的量子应用和基础物理测试成为可能。这项研究的独特之处在于,研究人员使用颜色或光子的能量作为纠缠自由度,而先前的工作使用偏振。

光子的能量不容易改变,这降低了当能量纠缠W态在长距离上传播时出错的可能性。通过测量关于双光子子系统的信息,首次验证了该状态,其研究发现发表在《物理评论快报》上。该项目的研究生Bin Fang指出:人们以前就创造过极化纠缠的W态。然而,这是光纤中产生的第一个离散能量纠缠W态和第一个三光子纠缠态。为了创造这种状态,研究人员将激光照射到玻璃纤维中。通过称为自发四波混频的过程,四个激光光子与光纤相互作用并被湮灭以产生两对不同颜色的光子(例如,两对红色和绿色光子)。

这四个光子用于构造3光子W态。其中一个被检测为绿色,剩下的三个纠缠为W状态,其由两个红色光子和一个绿色光子同时的所有可能的迭代组成。研究人员使用插图是红绿灯的插图。物理学副教授、首席研究员弗吉尼亚·洛伦茨(Virginia Lorenz)说:就像三个交通灯总是发出两个停和一个走的信号一样,光子的颜色最终总是两个红色和一个绿色,但具体的组合在进行测量之前是不会设定的,这是光子量子力学性质的一个特征。

与其他类型的三粒子纠缠相比,W态对于量子通信是有用的,因为如果其中一个光子丢失,另两个光子保留一些纠缠,意味着通信能够继续进行。这项研究的另一个新方面是,找到了一种途径来验证状态是我们的目标,从而绕过了一个复杂的颜色转换步骤,理论家合作者想出了一种相当直截了当地证明W状态存在的方法。利用光纤中自发四波混频产生多光子对的状态,本研究表明,通过利用关于光子源的先验信息,可以在不借助频率转换的情况下验证该光子源产生的状态。

博科园|研究/来自:伊利诺伊大学厄本那-香槟分校

参考期刊《Physical Review Letters》

文章来源:

https://new.qq.com/omn/20190924/20190924A0555100.html




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