Stærkere end binære korrelationer demonstrerede eksperimentelt for første gang

For første gang, fysikere har eksperimentelt demonstreret ternære - snarere end binære - kvantekorrelationer mellem sammenfiltrede objekter. Resultaterne viser, at kvantemåleprocessen ikke kan beskrives som en binær proces (med to mulige udfald), men snarere stærkere end binære ternære målinger (som har tre mulige udfald) bør overvejes for fuldt ud at forstå, hvordan kvantemåleprocessen fungerer.

Fysikerne, Xiao-Min Hu og medforfattere fra Kina, Tyskland, Spanien, og Ungarn, har udgivet et papir om de stærkere end binære korrelationer i et nyligt nummer af Fysisk gennemgangsbreve .

"Vi opdagede og eksperimentelt verificerede eksistensen af ​​ægte ternære målinger, "medforfatter Matthias Kleinmann ved University of Siegen i Siegen, Tyskland, og universitetet i Baskerlandet i Bilbao, Spanien, fortalt Phys.org . "De eksperimentelle konklusioner er uafhængige af enhver underliggende teori (her:kvanteteori) og fastslår, at ternære målinger er et generisk træk ved naturen."

Før nu, stærkere end binære korrelationer er teoretisk forudsagt at eksistere, men det er første gang, at de er blevet eksperimentelt observeret. I deres eksperimenter, forskerne sammenfiltrede to fotoniske qutrits, der hver har tre mulige tilstande (0, 1, og 2), i stedet for kun to (0 og 1) som for qubits. De sendte derefter qutritterne til forskellige laboratorier, hvor de målte tilstanden for hver qutrit, gør dem i stand til at bestemme styrken af ​​korrelationerne mellem de to qutrits.

Hvis kvantemåleprocessen var binær, derefter kunne målinger beskrives som en totrinsproces, hvor først et af de tre mulige måleresultater udelukkes af en klassisk mekanisme, og derefter vælger en kvante binær måling mellem de to resterende resultater. I denne binære måleproces, den maksimale korrelation mellem to sammenfiltrede objekter kan ikke overstige en bestemt værdi.

I deres eksperimenter, forskerne demonstrerede, at styrken af ​​sammenhængene mellem de sammenfiltrede qutrits overstiger denne maksimale værdi. At gøre dette, de udførte et eksperiment af Bell-type, hvor de viste, at de observerede korrelationer overtræder den maksimale ulighed for ikke-signalerende binære korrelationer med en meget høj statistisk signifikans, svarende til 9,3 standardafvigelser. Resultaterne indebærer, at måleprocessen i kvanteteorien ikke kan forklares ved totrinsprocessen med binære målinger. I stedet, måleprocessen her er virkelig ternær, hvor den kvanteternære måling vælger mellem alle tre af de mulige tilstande på én gang.

Samlet set, forskerne forklarer, at observationerne af stærkere end binære korrelationer ikke modsiger tidligere eksperimentelle beviser for binære korrelationer, men tilføj nye muligheder for, hvordan kvantemåleprocessen fungerer på det mest fundamentale niveau.

"Nu hvor vi har etableret de teoretiske værktøjer og de eksperimentelle metoder til at forstå og skabe ternære korrelationer, vi sigter mod at fortsætte i to retninger, "Sagde Kleinmann." Først vi håber på teknologiske anvendelser (f.eks. i tilfældighedsekstraktion) og andet, vi bruger nu vores resultater som et nyt grundlag for en dybere forståelse af kvanteteori. "

© 2018 Phys.org