前三光子色纠缠W态的出现

2020-07-12 09:23:29 新闻来源:网络
  这项新研究的独特之处在于它利用光子的颜色(能量)来产生能量纠缠的W态。
  物理学家最近报道,美国研究人员第一次将三个光子的颜色纠缠在一起,形成了一个叫做W态的量子力学态。在这种状态下,即使这三个光子中有一个被"丢失",一些纠缠态仍将被保留下来,因此它有望应用于量子通信领域。此外,研究人员表示,这种纠缠态也使新的量子应用和基本的物理测试成为可能。
  为了创造这一状态,伊利诺伊大学香槟分校的研究人员将激光辐射成玻璃纤维。通过一种称为自发四波混频的过程--四个激光光子与光纤相互作用,然后湮灭--产生了两对不同颜色的光子(例如,两对红色和绿色光子)。这四个光子子被用来构建三个光子W态。其中一个是绿色态,剩下的三个光子W态是由两个红色光子和一个绿色光子组成的三个光子W态。
  这项工作的独特之处在于,研究人员使用光子的颜色(能量)作为纠缠自由度,这与以往使用光子极化的研究相比是独一无二的。由于光子的能量不会轻易改变,这就减少了能量纠缠W态长距离传播的可能性。通过测量双光子子系统的信息,研究人员首次验证了这一状态。这项研究发表在"物理学评论快包"杂志上。
  研究员方斌指出:"科学家们以前曾创造过偏振纠缠W态,但最新的研究是光纤中的第一个离散能量纠缠W态和前三个光子纠缠态。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,因为如果一个光子丢失,另外两个光子保持一定的纠缠,这意味着通信可以继续进行。
  这项研究的另一个新方面是,我们提出了一种直接证明W状态存在的方法,"这项研究的负责人弗吉尼亚·洛伦茨(Virginia Lorentz)说。
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