Physiker verwickeln 8 Photonen in "Spuk" Experiment

Die Quantenphänomen bekannt als Verschränkung hält seine Arme um immer mehr Teilchen in seiner gespenstischen Umarmung halten verbreitet.

Quantenverschränkung ist ein Effekt, durch die mehrere Teilchen korrelierte Freigabeeigenschaften — über beliebig große Entfernungen – das Einrasten augenblicklich. Zum Beispiel könnte ein paar verschränkter Photonen an verschiedenen Orten ihre Polarisationen, eine Eigenschaft hinzukommen, die die Ausrichtung einer Lichtwelle Oszillation beschreibt. Ein Photon Polarisation zu messen und die Polarisation des anderen übernimmt sofort den gleichen Wert. In anderen Worten, die Photonen sind entweder beide horizontal polarisiert oder sowohl vertikal polarisiert, aber weder übernimmt einen bestimmten Wert bis einer oder andererseits wird gemessen.

Wenn das Sie mehr als ein wenig unlogisch erscheint, sind Sie in guter Gesellschaft. Albert Einstein verunglimpft einmal Quantenverschränkung als "spukhafte Abstand." Wie er und seine Kollegen schrieb im Jahr 1935, "keine angemessene Definition der Realität könnte erwartet werden, um dies zu ermöglichen." Angemessene oder Nein, Verstrickung in der Tat scheint ein Teil der Wirklichkeit, wie zahlreiche Experimente gezeigt haben.

Experimentatoren an der University of Science and Technology of China (USTC) in Shanghai haben jetzt, nicht eine, sondern vier Paare von Photonen, verstrickt, verknüpfen die Polarisationen der acht Photonen. Die Errungenschaft, beschrieben in einer Studie veröffentlicht in Nature Photonics Online-Februar 12 erweitert das Spektrum der bisherigen Experimente, die bis zu sechs Photonen verstrickt hatte. (Scientific American ist Teil der Nature Publishing Group.) Noch größere Ensembles haben mit einzelnen Atomen als das Teilchen Wahl verstrickt worden, aber verschränkte Photonen halten viel versprechend für die Quanten-Kommunikation-Systeme, da sie Nachrichten über große Entfernungen zu tragen.

Verschränkung ist heikel, und Wucherwurzeln Photonen mit einer Effizienz ist eine große Herausforderung; Physiker erzeugen in der Regel eine große Anzahl von Photonen für jedes Paar von erfolgreich verschränkten Teilchen. Die Schwierigkeit der Erstellung mehrere Paare von verschränkten Photonen wächst exponentiell mehr hinzugefügt werden. XING-Can Yao und seine Kollegen an der USTC errechnet, dass wenn sie vorherigen sechs-Photon Experimente durchführen, um ein weiteres paar verschränkter Photonen gehören einfach verlängert, es experimentelle Zeit zum Generieren eines verschränkten acht-Photon etwa 10 Stunden dauern würde. (Physiker überprüfen das Vorhandensein der Verstrickung durch statistische Tests, die erfordern große Stichproben von Photonen, so ist ein Experiment, das dauert Stunden, einen einzigen verschränkten Zustand zu produzieren Greifwege langsam ausführen.) Um diese Einschränkung zu umgehen, verwendeten die Forscher eines optischen Systems, die weniger Photonen filtert und somit steigert die Leistung von verschränkten Photonen.

Mit einer "hellen" Quelle der verschränkten Photonen konnten die Forscher vier wechselseitig verschränkte Paaren mit viel größerer Häufigkeit zu generieren. Sie berichteten, Erkennung von Hunderte von Sets der verschränkten Photonen mit einer Geschwindigkeit von etwa neun pro Stunde, was genügt, führen Sie die Arten von statistischen Tests erforderlich, um sicherzustellen, dass alle acht Photonen in der Tat auf der Quantenebene verbunden waren.

Schauen Sie für eine unbeschwerte und konzeptionellen Interpretation Verschränkung sich das aktuelle Video, das ich mit Scientific Americanresident Verschränkung Experte George Musser, zusammen mit unseren Kollegen Mary Karmelek und Eric Olson gemacht.

Über den Autor: John Matson ist Mitherausgeber im Scientific American, Raum, Physik und Mathematik im Mittelpunkt. Folgen Sie auf Twitter @jmtsn.

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