Afsløring af en ny kvantegrænse:Frekvensdomænesammenfiltring

Forskere har introduceret en form for kvantesammenfiltring kendt som frekvensdomæne-fotonnummer-sti-forvikling. Dette fremskridt inden for kvantefysik involverer et innovativt værktøj kaldet en frekvensstråledeler, som har den unikke evne til at ændre frekvensen af ​​individuelle fotoner med en succesrate på 50 %.

I årevis har det videnskabelige samfund dykket ned i rumligt domæne-fotonnummervej-sammenfiltring, en nøglespiller inden for kvantemetrologi og informationsvidenskab.

Dette koncept involverer fotoner arrangeret i et særligt mønster, kendt som NOON-tilstande, hvor de enten alle er i den ene eller anden vej, hvilket muliggør applikationer som superopløsningsbilleddannelse, der overskrider traditionelle grænser, forbedring af kvantesensorer og udvikling af kvante computeralgoritmer designet til opgaver, der kræver exceptionel fasefølsomhed.

I et nyt papir offentliggjort i Light:Science &Applications , et team af videnskabsmænd, ledet af professor Heedeuk Shin fra Institut for Fysik, Pohang University of Science and Technology, Korea, har udviklet indviklede tilstande i frekvensdomænet, et koncept, der ligner NOON-tilstande i rumligt domæne, men med et væsentligt twist:i stedet for af fotoner, der er delt mellem to veje, er de fordelt mellem to frekvenser.

Dette fremskridt har ført til den vellykkede skabelse af en to-foton NOON-tilstand i en enkelt-mode fiber, der viser en evne til at udføre to-foton interferens med dobbelt opløsning af sin enkelt-foton modstykke, hvilket indikerer bemærkelsesværdig stabilitet og potentiale for fremtidige applikationer .

"I vores forskning transformerer vi begrebet interferens fra at forekomme mellem to rumlige veje til at finde sted mellem to forskellige frekvenser. Dette skift gjorde det muligt for os at kanalisere begge farvekomponenter gennem en single-mode optisk fiber, hvilket skaber et hidtil uset stabilt interferometer," Dongjin Lee, den første forfatter til dette papir, sagde.

Denne opdagelse beriger ikke kun vores forståelse af kvanteverdenen, men sætter også scenen for en ny æra inden for kvanteinformationsbehandling i frekvensdomænet. Udforskningen af ​​sammenfiltring af frekvensdomæne signalerer lovende fremskridt inden for kvanteteknologier, der potentielt påvirker alt fra kvanteregistrering til sikre kommunikationsnetværk.

Flere oplysninger: Dongjin Lee et al., NOON-tilstandsinterferens i frekvensdomænet, Light:Science &Applications (2024). DOI:10.1038/s41377-024-01439-9

Journaloplysninger: Lys:Videnskab og applikationer

Leveret af Chinese Academy of Sciences