Vědci prokázali první zapletené měření pro stavy W, průlom pro přenos kvantového informací a výpočetní techniku.
Kvantové zapletení Zdůrazňuje hlubokou propast mezi klasickou a kvantovou fyzikou. V tomto jevu je stav každého z nich foton Nelze popsat nezávisle a zpochybnit klasický názor, že každá částice má svou vlastní odlišnou realitu – myšlenku, že Einstein hluboce znepokojuje. Uchopení významu zapletení je zásadní pro rozvoj kvantových technologií nové generace.
K vybudování takových technologií musí být vědci schopni spolehlivě generovat multi-fotonony zapletené státy a přesně určit, který typ stavu byl vytvořen. Konvenční Kvantová tomografieStandardní metoda pro analýzu těchto států čelí hlavní překážce: počet požadovaných měření se zvyšuje exponenciálně s rostoucím počtem fotonů, což vytváří závažnou výzvu pro sběr dat.
Pronásledování zapleteného měření pro stavy W
Pokud je k dispozici, An zapletené měření umožňuje určit typ zapleteného stavu v jednom kroku. Takové měření již bylo dosaženo pro Greenberger-Horne-Zeilinger (GHz) zamotaný kvantový stav, ale pro stav W-další základní forma multifotonového zapletení-nebyl dosud teoreticky navržen ani experimentálně prokázán.
Tuto výzvu přijal tým vědců z Kyoto University a Hirošima University, kteří úspěšně vyvinuli novou zatahovanou metodu měření schopnou identifikovat stav W.
„Více než 25 let po počátečním návrhu týkajícím se zapleteného měření pro státy GHz jsme konečně získali zamotané měření pro stav W, s opravdovou experimentální demonstrací pro 3 photonové stavy,“ říká odpovídající autor Shigeki Takeuchi.
Vědci založili svůj přístup na symetrii cyklického posunu stavu a zavedli teoretickou metodu k vytvoření zapleteného měření pomocí fotonického kvantového obvodu, který provádí kvantum Fourierova transformace pro W stavy jakéhokoli číselného fotonu.
K ověření metody vytvořili zařízení určené pro tři fotony a využívaly vysoce stabilní optické kvantové obvody, které by mohly pracovat po dlouhou dobu bez aktivní kontroly. Posílením tří jednotlivých fotonů připravených se specifickými polarizačními stavy, zařízení úspěšně rozlišovalo různé typy třífotonových stavů W, z nichž každá byla vázána na jedinečnou neklasickou korelaci mezi vstupními fotony. Tým také posoudil věrnost zapleteného měření, definovanou jako pravděpodobnost získání správného výsledku, když je zajištěna čistým vstupem W.
Budoucí aplikace v kvantových technologiích
Tento úspěch otevírá dveře Kvantová teleportacenebo přenos kvantových informací. Mohlo by to také vést k novým kvantovým komunikačním protokolům, přenosu kvantových zamotaných stavů pro více fotononu a novým metodám založených na měření kvantové výpočetní techniky.
„Abychom urychlili výzkum a vývoj kvantových technologií, je zásadní prohloubit naše chápání základních konceptů přicházet s inovativními nápady,“ říká Takeuchi.
Cílem týmu je v budoucnu aplikovat svou metodu na obecnější, obecnějším multifotonovým kvantovým zamotaným stavem a plánuje vývoj fotonických kvantových obvodů na čipu pro zapletené měření.
Reference: „Zapojené měření pro státy W“ od Geobae Park, Holger F. Hofmann, Ryo Okamoto a Shigeki Takeuchi, 12. září 2025. Pokroky vědy.
Dva: 10.1126/sciadv.adx4180
Financování: Japonská věda a technologická agentura, Japan Society pro propagaci vědy
Nikdy nezmeškáte průlom: Připojte se k zpravodaji Scitechdaily.
