Fysikere forener kvantesammenhæng med lysets uklassificering

(Phys.org) - Fysikere har demonstreret, at to uafhængigt udviklede begreber - kvantesammenhæng og lysets uklassificitet - begge stammer fra de samme underliggende ressourcer. Evnen til at forklare tilsyneladende forskellige fænomener inden for en enkelt ramme har længe været en tilfredsstillende ambition inden for fysik, og her kan det også have potentielle applikationer til kvanteinformationsteknologier.

Fysikerne, Kok Chuan Tan, Tyler Volkoff, Hyukjoon Kwon, og Hyunseok Jeong, ved Seoul National University, har udgivet et papir om deres arbejde i et nylig nummer af Fysisk gennemgangsbreve .

"Resultaterne forener to velkendte, men uafhængigt udviklede forestillinger inden for kvanteinformationsteori og kvanteoptik:begrebet kvantesammenhæng, der for nylig blev udviklet baseret på rammerne for kvante ressource teorier, og forestillingen om ikke -klassificering af lys, der er blevet etableret siden 1960'erne baseret på kvanteteorien om lys, "Fortalte Jeong Phys.org .

Som Jeong forklarede, et vigtigt spørgsmål i fysikken er, hvordan man skal trække grænsen mellem "kvante" og "klassisk" og hvordan man kvantificerer graden af ​​"kvante". I deres nye arbejde, fysikerne udviklede en procedure, der kvantificerer mængden af ​​sammenhæng i en superposition af sammenhængende tilstande. Disse oplysninger fortæller i det væsentlige, hvor "kvante" vs. hvor "klassisk" disse tilstande er, hvilket er nyttigt til mange kvanteinformationsopgaver.

I processen med at gøre dette, forskerne fandt ud af, at den samme ressource, der måler sammenhæng, også kan bruges til at måle lysets uklassificitet. Dette fund hjælper med at forklare nogle tidligere observationer, sådan at både kohærens og ikke -klassisk lys kan konverteres til kvanteindvikling. Som de nye resultater viser, dette er fordi ikke -klassisk lys kan tolkes som en form for sammenhæng.

"Jeg synes, det er altid interessant at anvende nye ideer på gamle koncepter for at se, om vi kan få yderligere indsigt, "Tan sagde." I dette tilfælde, ressource teorien om sammenhæng er et relativt nyt værktøj tilgængeligt for samfundet, mens ikke -klassisk lys er, forholdsvis talt, et meget ældre koncept fra et modent studieretning. Ved at skabe en forbindelse mellem de to begreber, vores håb er at kunne skabe synergi, hvor de værktøjer og indsigter, vi får fra sammenhæng, kan bruges til at opnå større indsigt i ikke -klassisk lyss indre virke og omvendt. For eksempel, vores arbejde tyder på, at det faktum, at både sammenhæng og ikke -klassisk lys begge kan omdannes til sammenfiltring, ikke er en tilfældighed. "

Han tilføjede, at foreningen af ​​disse to begreber kan åbne dørene for uventede opdagelser i fremtiden.

"Så er der denne idé om forening, "sagde han." Parsimon er en dyd for så vidt angår fysik, så der er en iboende appel i at have en enkelt ramme frem for at behandle tingene separat. Vi viser, at dette er muligt, men ikke nødvendigvis ligetil. Den kendsgerning, at der er en måde at behandle diskret systemsammenhæng og kontinuerligt ikke -klassisk lys på lige fod, foreslår også metoder til at studere de ikke -klassiske effekter, der opstår fra skæringspunktet mellem disse to regimer. Dette mellemregime kan muligvis føre til nye og interessante kvantefænomener. "

I fremtiden, forskerne planlægger at undersøge forbindelsen mellem de to fænomener yderligere, med håb om, at det kan føre til praktiske anvendelser.

"For nu, vi er stadig i de tidlige stadier af at forsøge at udnytte denne parallelisme mellem sammenhæng og ikke -klassisk lys, "Sagde Tan." Der er nogle lovende anvendelser af sammenhæng, der kan overføres, naturligvis med lidt krangling, til den kontinuerlige variabel, kvantelys side af tingene og omvendt, som vi ser på.

"Som tidligere nævnt, vi er også interesserede i at studere regimet, hvor ikke -klassisk lys interagerer med diskrete systemer, såsom spins eller atomer. Dette er en nøglekomponent i kvanteinformations- og kommunikationsteknologi, hvor lys, der interagerer med stof, er almindeligt, så vi håber, at ikke -klassiciteten i dette regime i sidste ende kan konverteres til at udføre en nyttig opgave. "

© 2017 Phys.org