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运输性质

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物理学家声称‘loophole-free’违反钟声的实验

Closing loopholes: 地区 and 检测 problems eliminated

首先“loophole-free”测量违反贝尔’荷兰,西班牙和英国的物理学家声称量子系统的不等式。他们的实验涉及将自旋为1.28的钻石纠缠在一起 km,然后测量旋转之间的相关性。钻石之间的大间距以及自旋的相对易于测量,确保了实验的正确进行,其结果证实了量子力学纠缠看似奇怪的概念的存在。

纠缠的想法最早出现于1935年,当时阿尔伯特·爱因斯坦,鲍里斯·波多尔斯基和内森·罗森指出,两个量子粒子(例如电子)可能处于一种状态,其中一个粒子的测量瞬间影响另一个粒子。–无论它们相距多远。这种明显的悖论使三人组合不安,因为在古典物理学的世界中,它要求信息传播的速度快于光速。粒子之间的这种关系后来被称为纠缠,随后的工作表明,可以通过查看在两个粒子上进行的测量之间的相关性(例如两个电子旋转的方向)来确定纠缠。纠缠的粒子具有比经典物理学所允许的强得多的相关性–可在量子计算机和其他量子技术中利用的属性。

上限

1964年,北爱尔兰物理学家约翰·贝尔(John Bell)著名地计算了这些相关性如果仅由经典物理学引起的强度上限。–被称为贝尔的东西’不平等。 Bell认为,只有当粒子纠缠时,才会发生比该限制更强的相关性。使用光子,离子和其他纠缠粒子的实验已证实贝尔’的不平等确实遭到侵犯。但是,这些实验受到一个或多个漏洞的困扰,这些漏洞允许古典物理学的无法预料的影响导致这种违背。

在这最新的作品中, 罗纳德·汉森 代尔夫特理工大学的同事以及巴塞罗那光子科学研究所的研究人员和牛津大学的钻石制造商Element Six消除了他们认为是钟声违规实验中可能出现的两个最重要的漏洞。至关重要的是,他们在一个实验中同时完成了这项工作,而之前从未做过。

频道未知

一个是“locality”漏洞,从而通过未知的经典通信通道在检测器之间交换有关测量的信息–从而增加了颗粒之间的表观相关性。因为这种通信是经典的,所以它的传输速度不能快于光速,因此可以通过增加粒子检测器之间的间隔距离和/或减少进行测量所需的时间来封闭此漏洞,从而使通信成为不可能。

第二个是“detection” loophole, whereby an experimentalist is fooled into thinking a large correlation exists because an unknown aspect of the experiment causes it to favour the 检测 of particles with large correlations over those with small correlations.

两者兼具

通过使用光子作为量子粒子,可以轻松地消除局部漏洞,因为光子能够传播许多公里而不会被散射或吸收。但是,在这样的实验中检测每个光子非常困难,这使它容易受到检测漏洞的影响。相反,涉及电子的实验存在局部性问题,因为它们不能在很长的距离内完成。但是,电子实验可以克服检测漏洞,因为可以更可靠地检测电子。 Hanson及其同事所做的就是在实验中同时使用光子和电子。

他们的镶嵌作品由两颗相距1.28的钻石组成 公里每个钻石都有一个单独的氮空位(NV)中心,这实际上是一个电子自旋。测量过程始于每个NV中心发射与其父NV电子纠缠的光子。两个光子都移动到距离两个钻石都数百米的第三位置。在那里,检测到光子,并且当进行此测量时,NV电子在一个称为“纠缠交换”。下一步是快速测量两个电子的自旋态,这是使用非常高效的荧光技术完成的。

团队跑了245 在总测量时间内进行了贝尔测试的220次 h,发现对贝尔的强烈侵犯’s inequality. Furthermore, the team calculates that the large separation between the two diamonds and the rapid readout time of the spins closes the 地区 loophole, while the high efficiency of the spin readout technique closes the 检测 loophole.

No more 选择自由

尽管研究小组指出,没有贝尔实验能够摆脱所有可能的漏洞,但研究人员说,他们的实验对经典的量子纠缠理论提出了迄今为止最严格的限制。他们还说,可以对实验进行修改,以解决更多诸如此类的漏洞“freedom of choice”,因此实验学家不知道实验的设计在某种程度上受到限制,从而提高了测量的相关性。

实验在预印本中进行了描述 arXiv 。更新:该研究发表在期刊上 性质 2015年10月21日。

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