Sporer mysteriet om sammenfiltrede lyspartikler

Berneriske forskere har taget et vigtigt skridt i retning af nye målemetoder såsom kvantespektroskopi. I et eksperiment, det lykkedes dem at afdække en del af mysteriet omkring de såkaldte "sammenfiltrede fotoner" og få fin kontrol over de målte korrelationer.

Kvanteteknologier holder løfte om at gå ud over mulighederne i klassisk nuværende teknologi ved at bruge rent kvantefænomen, såsom "sammenfiltrede partikler". Kvanteteknologier bruges i forskellige applikationer, for eksempel i kvantecomputere eller i kvantemåling og metrologi, som muliggør billeddannelse med højere opløsning eller bestemmer mere præcist egenskaber ved atomer og molekyler.

Indviklede partikler

Forvikling er et af de mest imponerende kvantefysiske fænomener. Det beskriver egenskaben ved to partikler, der ikke opfører sig som to uafhængige objekter, men som et enkelt fysisk objekt. Indviklingen skal ikke forstås rumligt:​​Indviklede partikler korrelerer med hinanden med hensyn til deres egenskaber. Det betyder, at hvis du ændrer egenskaberne for en partikel, den anden partikel ændres på samme tid, uanset hvor det er. Lyspartikler (fotoner) kan vikles ved at dele en enkelt partikel op i to fotoner i et laserarrangement med en speciel krystal. I optik, sammenfiltrede fotoner er en vigtig komponent i udviklingen af ​​nye kvantemålemetoder. De kan bruges, fordi målekapaciteten for et sammenfiltret fotonpar er større end den af ​​to individuelle fotoner. Imidlertid, kvanteindvikling fører til observation af forholdet mellem målinger ved fotonparene, som kun kan forklares kvantemekanisk og ikke med begreber i klassisk fysik.

Indtil nu har der ikke været nogen metode til at producere fotonpar, der ikke viser kvantemekanisk, men kun klassisk energikorrelationer. I et eksperiment, et forskerhold ved Institute of Applied Physics ved University of Bern er nu lykkedes med at omdanne de observerede korrelationer mellem fotonpar fra rent kvantemekanisk til helt klassisk. Denne overgang repræsenterer en nyhed, da kvante- og klassiske korrelationer er vanskelige at forene. Forskerne var i stand til at demonstrere overgangen i et forsøg med en ny metode, hvor de var i stand til at kontrollere sammenhængen mellem to fotons energier. Resultaterne blev offentliggjort i tidsskriftet Naturkommunikation Fysik .

Rystning af fotoner

Forvikling af fotoner er en såkaldt "sammenfiltring af energitid, "da fotonerne korrelerer med hensyn til både emissionstiden og energien. Begge korrelationer kan observeres eksperimentelt og gør det muligt at drage konklusioner om hinanden. Men da forskerne kun ville detektere korrelationer i tid for fotonparene, de måtte gribe ind i deres pose tricks:"For at danne sådanne par, vi rystede tilfældigt fotoner, så at sige, "forklarer Dr. Stefan Lerch, hovedforfatter til undersøgelsen. Ved at gøre det, forskerne forårsagede en forstyrrelse. "Jo mere forstyrrelse blev tilføjet, jo mindre opførte fotonerne sig på en kvante måde. "

For at ændre fotonernes kvantetilstand, forskerne brugte teknikker, der normalt anvendes til formning af ultrakorte laserpulser. "Kundskaben, der blev udviklet på universitetet i Bern inden for rammerne af NCCR MUST var afgørende for at opnå den præcise nødvendige kontrol, "bemærker studieforfatter Prof. Dr. André Stefanov.

Den mest lovende potentielle anvendelse af sammenfiltrede energier i tid med energi er spektroskopi, en fysisk metode til at undersøge egenskaber ved molekyler med lys. "Jeg forventer, at sammenfiltret foton spektroskopi er en banebrydende ny måde at udføre optisk spektroskopi, "siger André Stefanov. Det er dog stadig at demonstrere eksperimentelt. Resultaterne fra de Berneriske forskere er et vigtigt skridt på denne vej." Jeg er overbevist om, at et sådant setup vil være en væsentlig komponent i fremtidige kvantespektroskopi -eksperimenter, «tilføjer André Stefanov.