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首次实现三光子纠缠,这对量子通信很有用!


文章作者:www.shwyscale.com 发布时间:2019-10-23 点击:614



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伊利诺伊大学香槟分校的科学家建立了一种量子力学状态,其中三个光子的颜色相互缠结。此状态是称为W状态的特殊组合。即使三个光子之一丢失,它也会保留一些纠缠,这对于量子通信很有用。这种纠缠态也使新的量子应用和基本物理测试成为可能。这项研究的独特之处在于,研究人员使用颜色或光子能量作为纠缠自由度,而先前的研究则使用极化。

光子的能量不容易改变,这降低了当能量纠缠的W态长距离传播时发生错误的可能性。该状态首先通过测量有关双光子子系统的信息进行验证,其发现发表于《物理评论快报》。该项目的研究生Bin Fang指出,人们以前已经创建了偏振纠缠的W态。但是,这是在光纤中产生的第一离散能量纠缠W状态和第一三光子纠缠状态。为了建立这种状态,研究人员将激光照射到玻璃纤维中。通过称为自发四波混合的过程,四个激光光子与光纤相互作用并被淬灭以产生两对不同颜色的光子(例如,两对红色和绿色光子)。

这四个光子用于构建3光子W态。其中一个被检测为绿色,其余三个被纠缠为W状态,该状态由同时包含两个红色光子和一个绿色光子的所有可能的迭代组成。研究人员使用的插图是交通信号灯的插图。物理学副教授兼首席研究员弗吉尼亚洛伦兹(Virginia Lorenz)说:正如三个交通信号灯总是发出两个停顿和一个发出信号的信号一样,光子的颜色始终是两个红色和一个绿色,但是在测量之前没有设定具体的组合制成,这是光子量子力学特性的特征。

与其他类型的三粒子纠缠相比,W状态对于量子通信非常有用,因为如果一个光子丢失,其他两个光子会保留一定的纠缠,这意味着通信可以继续进行。这项研究的另一个新方面是,我们找到了一种验证状态是我们的目标的方法,从而绕过了复杂的颜色转换步骤,并且理论合作者提出了相当简单的W状态存在证明。方法。使用光纤中的自发四波混合来生成多光子对状态,这项研究表明,通过使用有关光子源的先验信息,可以在不借助频率转换的情况下验证光子源产生的状态。

博克花园|研究/来自:伊利诺伊大学香槟分校

参考日记《Physical Review Letters》

DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.

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本文是第一作者的原创,未经授权不得复制。

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伊利诺伊大学香槟分校的科学家建立了一种量子力学状态,其中三个光子的颜色相互缠结。此状态是称为W状态的特殊组合。即使三个光子之一丢失,它也会保留一些纠缠,这对于量子通信很有用。这种纠缠态也使新的量子应用和基本物理测试成为可能。这项研究的独特之处在于,研究人员使用颜色或光子能量作为纠缠自由度,而先前的研究则使用极化。

光子的能量不容易改变,这降低了当能量纠缠的W态长距离传播时发生错误的可能性。该状态首先通过测量有关双光子子系统的信息进行验证,其发现发表于《物理评论快报》。该项目的研究生Bin Fang指出,人们以前已经创建了偏振纠缠的W态。但是,这是在光纤中产生的第一离散能量纠缠W状态和第一三光子纠缠状态。为了建立这种状态,研究人员将激光照射到玻璃纤维中。通过称为自发四波混合的过程,四个激光光子与光纤相互作用并被淬灭以产生两对不同颜色的光子(例如,两对红色和绿色光子)。

这四个光子用于构建3光子W态。其中一个被检测为绿色,其余三个被纠缠为W状态,该状态由同时包含两个红色光子和一个绿色光子的所有可能的迭代组成。研究人员使用的插图是交通信号灯的插图。物理学副教授兼首席研究员弗吉尼亚洛伦兹(Virginia Lorenz)说:正如三个交通信号灯总是发出两个停顿和一个发出信号的信号一样,光子的颜色始终是两个红色和一个绿色,但是在测量之前没有设定具体的组合制成,这是光子量子力学特性的特征。

与其他类型的三粒子纠缠相比,W状态对于量子通信非常有用,因为如果一个光子丢失,其他两个光子会保留一定的纠缠,这意味着通信可以继续进行。这项研究的另一个新方面是,我们找到了一种验证状态是我们的目标的方法,从而绕过了复杂的颜色转换步骤,并且理论合作者提出了相当简单的W状态存在证明。方法。使用光纤中的自发四波混合来生成多光子对状态,这项研究表明,通过使用有关光子源的先验信息,可以在不借助频率转换的情况下验证光子源产生的状态。

博克花园|研究/来自:伊利诺伊大学香槟分校

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DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.

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