量子光学:需要新的技巧

自从量子力学发现以来,在20世纪初,物理学家一直依靠光学来测试其基本原理。

即便在今天,线性量子光学 - 单个光子在镜子,波片和分束器中的表现如何 - 在多方纠缠的观察,量子非局域性的测试和解决关于现实本身的本质的基本问题方面引领了方向。 。

众所周知,光避免了互动。一束光不会轻易影响第二束的任何东西 - 它们只是通过干涉加起来,并开展业务。

迄今为止,量子力学测试依赖于我们产生光的状态的能力,其中当测量所有光子时,可以筛选出测量模式的子集 - 其中发生期望的相互作用的那些。物理学家称这种技术为'postselection'。

布里斯托尔大学量子光子学中心团队的新工作 揭示了可以通过选择后进行的量子操作的基本限制。随着物理学家构建越来越大的光量子态,单独使用postselection可以获得越来越少的纠缠态。

布里斯托尔团队发现,随着后选择方案的复杂性增加,最初易于从较大状态筛选出来的所需交互状态开始表现得与噪声无法区分,使得选择后不可能。

每个光子都可以携带量子信息的量子比特或“量子比特”,适用于从量子计算到量子通信的各种应用。一类重要的纠缠态是“图形状态”,因为它们的纠缠可以被视为图形的量子位节点之间的连接。

将他们的可选择性启发式应用于图形状态,研究人员编制了可追溯的多达9个量子比特的图表,发现这些图表不到总数的五分之一。对于较大的量子系统,这一分数预计会严重下降,限制了今天的量子光子技术可以达到的纠缠类型,并强化了新技术产生和纠缠光子的呼声。

新作品的第一作者杰里米·阿德科克说:“尽管我们的选择后规则显示大多数州都不受限制,但它们也告诉我们如何建立最复杂的实验。”

领导该项目的Joshua Silverstone博士是布里斯托尔的Leverhulme早期职业研究员,他补充说:“人们已经知道多年来选举后的问题,但值得注意的是,只有现在我们才能看到它的基本限制。”

“后期选举仍然存在争议,但这项工作应该让人们真正想到光学量子技术的现代方法。”

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