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量子光学

量子光学

光子根据径向量子态纠缠

20 Aug 2019
径向光子
纠缠环:已测量了光子之间的径向相关性。 (由iStock / Traffic_Analyzer提供)

中国,加拿大和美国的物理学家首次测量了纠缠的光子对的径向位置和径向动量之间的相关性。

这项工作是由厦门大学,渥太华大学和罗切斯特大学的Lixiang Chen及其同事完成的,他们说径向缠结可用于制造更好的光镊和新的量子技术。

纠缠是纯粹的量子力学现象,它使两个或更多光子(或其他微小粒子)的性质比经典物理学更强地相关。纠缠曾经被视为量子世界的一个古怪方面,现在正被用于为包括传感器,计算和密码学在内的一系列应用创建实用的量子技术。

水晶转换

纠缠的光子对可以通过自发的参数下转换(SPDC)创建。这涉及通过晶体发射单个光子以产生一对光子,即使相隔较大距离,它们也保持相关。到目前为止,SPDC已被用于根据光子的位置,极化,动量和轨道角动量进行纠缠。

事实证明,光子也可以以类似于光环的量子状态存在。这些状态是根据半径(径向位置)和径向动量(环是否在膨胀或收缩)来定义的。在他们的研究中,Chen的团队证明了纠缠光子对中这两个径向特性之间的相关性。

他们首先通过向晶体发射激光以通过SPDC产生纠缠的光子对来实现。然后,分束器将每个光子指向单独的垂直臂,每个臂容纳一对相同的空间光调制器(SLM)。为了检查相关性,这些SLM既可以用作仅允许具有特定半径的光子进入的环形孔,也可以用作仅允许具有特定径向动量的光子通过的衍射光栅。然后,将位于每个臂末端的单光子检测器确认两个光子是否都通过各自的SLM到达了。然后,探测器中信号之间的相关性就会显示出通过径向特性的纠缠。

实验的积极结果首次证实,径向位置和径向动量确实可以在纠缠的光子对中相互关联。 Chen的团队提出了一些可能的结果应用,包括由具有相同径向动量的光子制成的光镊。这些可以用来更精确地引导捕获的微观颗粒。此外,确认可能带来量子密码学的新功能,甚至可能为量子力学的基础测试提供新的平台。

该研究描述于 体检信.

版权©2020年由IOP 出版 Ltd和个人贡献者