211service.com
Første observation af 8 sammenfiltrede fotoner smadrer entanglement Record
Entanglement er det mærkelige kvantefænomen, hvor objekter bliver så tæt forbundet, at de deler den samme eksistens. På fysikkens sprog er de beskrevet af den samme bølgefunktion.
At indvikle ting er egentlig ikke så svært. De fleste interaktioner involverer sammenfiltring af en eller anden slags.
Problemet er at holde det fast. Entanglement er et skrøbeligt og flygtigt fænomen. Blink og det lækker ud i miljøet. Det er derfor, det er så svært at bevare, at observere og i sidste ende så svært for fysikere at lege med.
I de senere år har fysikere lært at vikle alle slags objekter ind i par – fotoner, elektroner, atomer og så videre. I 1999 skabte de en qutrit ved at sammenfiltre tre fotoner. Sidste år indfiltrede de endda 6 fotoner.
I dag siger Xing-Can Yao og venner ved University of Science and Technology of China i Hefei dog, at de har slået denne rekord ved at sammenfiltre 8 fotoner og derefter manipulere og observere dem alle samtidigt.
Det er ikke nogen let bedrift. At få otte fotoner præcis, hvor du vil have dem på samme tid, er den kvantemekaniske ækvivalent til at hyrde katte (klart af Schrodinger-varianten).
Tricket er først at sende en højenergifoton gennem en ikke-lineær krystal, der omdanner den til to sammenfiltrede, men lavere energifotoner. En af disse, foton A, kommer ind i forsøgsapparatet, mens den anden igen splittes i to af en anden krystal.
Dette par er selvfølgelig viklet ind med foton A. Det ene af dette par går så ind i apparatet, mens det andet igen er splittet, hvilket skaber endnu et par, der er viklet ind i foton A. Et af disse går ind i apparatet, mens det andet er splittet og så videre, indtil der er otte fotoner i apparatet, alle sammenfiltret med hinanden og foton A .
Problemet med denne proces er, at det resulterer i en meget svag stråle. Med den slags lasere, der var tilgængelige indtil for nylig, var det bedste, der kunne styres, en tællehastighed på omkring 10^-5 hertz. Det er et samtidigt angreb på 8-fotoner hvert hundrede tusinde sekunder eller omkring en tælling om dagen. Selv postdocs har ikke den slags tålmodighed.
Xing-Can Yao og co siger, at de har omgået dette ved hjælp af en meget lysere ultraviolet laserkilde, der producerer sammenfiltrede fotonpar med en meget højere hastighed. Selvfølgelig har de også skullet lære at manipulere otte sammenfiltrede fotoner.
Det er væsentligt. At have otte sammenfiltrede fotoner er det nærmeste, fysikere er kommet på at have en Schrodingers kat i laboratoriet. Dette kan give ny indsigt i vores forståelse af de spændende spørgsmål om klassisk til kvanteovergang, siger Xing-Can Yao og co.
Men det tillader også et væld af andre kvantetricks. For eksempel bør en 8-foton tilstand give dem mulighed for at demonstrere en kraftfuld måde at korrigere kvantefejl kaldet topologisk fejlkorrektion. Mange fysikere tror, at topologisk fejlkorrektion vil være en af de muliggørende teknologier inden for storskala kvanteberegning, men ingen har været i stand til at teste det, indtil nu.
Og at være i stand til at manipulere en 8-foton tilstand vil give dem mulighed for at simulere andre kvantesystemer. Det skulle gøre det muligt for første gang at simulere forskellige fænomener inden for kvantekemi og endda i biofysik.
Og at gøre det med kun lys (med lidt røg og spejle smidt ind).
Ref: arxiv.org/abs/1105.6318 : Observation af otte-fotos sammenfiltring