Experiment získává zapletení šesti světlých vln jediným laserem

ДОКЛАД ИСКОННАЯ ФИЗИКА АЛЛАТРА. ВИДЕО-ВЕРСИЯ. ALLATRA SCIENCE (Smět 2019).

Anonim

Rakouský fyzik Erwin Schrödinger (1887-1961), jeden z obřích současných věd, považoval za zapletení nejzajímavější vlastnost v kvantové mechanice. Podle jeho názoru byl tento fenomén skutečně odlišný od kvantového světa od klasického světa. Zapletení dochází, když jsou vytvořeny skupiny částic nebo vln, nebo se vzájemně ovlivňují tak, že kvantový stav každé částice nebo vlny nemůže být popsán nezávisle na ostatních, ať už jsou daleko od sebe. Experimenty provedené na Fyzickém institutu univerzity v Sao Paulu (IF-USP) v Brazílii uspěly v zapletení šesti světlých vln generovaných jednoduchým laserovým světelným zdrojem známým jako optický parametrický oscilátor.

Články o těchto experimentech byly publikovány v Physical Review Letters and Physical Review A. Pokusy jsou zdůrazněny ve zvláštním zpravodajství, které je zveřejněno online.

"Naše platforma je schopna vytvářet masivní zapletení mnoha optických režimů s různými, ale dobře definovanými frekvencemi, jako kdyby spojovaly uzly velké sítě. Takto vyrobené kvantové stavy mohou být řízeny jedním parametrem: síla vnějšího laser, který pumpuje systém, "řekl jeden z koordinátorů experimentů Marcelo Martinelli. Martinelli je profesorem na IF-USP a hlavním výzkumným pracovníkem projektu.

"Zapletení je vlastnost, která zahrnuje kvantové korelace mezi různými systémy, " řekl Martinelli. "Tyto korelace jsou hlavním přínosem, který může vést kvantové počítače nad rámec tradičních elektronických počítačů při plnění úkolů, jako jsou simulace nebo factoring, což je kritická operace pro zabezpečení dat v dnešním světě. Z tohoto důvodu se vytváření systémů s více zapletenými komponentami je důležitou výzvou při zavádění myšlenek teorie kvantové informace. "

Rychlejší zpracování

V předchozím výzkumu tým IF-USP zapletl dva a tři režimy s optickým parametrickým oscilátorem. Jejich nejnovější experimenty zdvojnásobily dostupný prostor pro kódování informací.

Tento nápad je jednodušší pochopit pomocí analogie. Klasický bit je systém dvou stavů, který může být v libovolném okamžiku pouze jeden - buď nula nebo jedna. To je základ binární logiky. Qubit (kvantový bit) může představovat jednu, nulovou nebo libovolnou kvantovou superpozici těchto dvou stavů, takže může kódovat více informací než klasický bit.

Zapletení odpovídá nelineární korelaci několika qubits. Nonlocalita je podstatná charakteristika přírody a jeden z klíčových rozdílů mezi kvantovou fyzikou a klasickou fyzikou, která rozpoznává pouze lokální korelace. Martinelli vysvětlil, jak je v těchto pokusech demonstrována tato obecná zásada. "Laser dodává veškerou energii pro proces. Světelný paprsek produkovaný tímto laserem zasáhne krystal a vytvoří dvě další pole, která zachovávají charakteristiky laseru: intenzivní monochromatické světlo s dobře definovanými frekvencemi. tři intenzivní pole.Každá intenzivní pole spáruje pár extrémně slabých polí, takže šest políček je spojeno s hlavním polem, vzájemné vztahy jsou silnější než korelace, které jsou proveditelné při použití nezávislých laserů. "

Zařízení, které generuje zapletené stavy - optický parametrický oscilátor - se skládá z malého krystalu mezi dvěma zrcadly. Křišťál je dlouhý 1 cm a vzdálenost mezi zrcátky je menší než 5 cm. Nicméně, protože chlazení je nezbytným předpokladem pro tento proces, krystal a zrcadla jsou umístěny uvnitř hliníkové krabice ve vakuu, aby se zabránilo kondenzaci a aby se zabránilo zamrznutí systému.

Informace, které mohou být kódovány jednou vlnou, jsou omezeny zásadou nejistoty. V tomto případě se vlnová amplituda a fáze chovají jako analogy polohy a rychlosti částic, proměnných, které zvažuje Werner Heisenberg (1901-76) při formulování principu.

"Při zapletení se část informací v jednotlivých vlnách ztrácí, ale globální informace v systému jsou zachovány ve sdílené podobě, " řekl Martinelli. "Sdílení znamená, že když pozorujeme jednu vlnu, jsme informováni o dalších pět současně. Každý paprsek jde do detektoru a toto rozdělení informací do nezávislých jednotek zvyšuje rychlost zpracování."

Šest vln obsahuje množinu. Když se informace získávají z jedné vlny, získají se informace o celém systému. Když se změní, změní se celý systém.

menu
menu