物理學家在糾纏光實驗中可視化量子陰陽

永遠不要說科學家沒有崇高的眼光。

物理學家最近將一個用于二元性和和諧性的中國符號編碼和破譯為兩個糾纏光子的量子態，展示了一種新的分析技術的卓越效率。

來自羅馬Sapienza大學和加拿大渥太華大學的研究人員使用了一種類似于流行的方法全息技術快速可靠地測量粒子位置的信息。

通過改進捕獲糾纏粒子中各種狀態關鍵細節的現有方法，該團隊希望為工程師提供構成量子技術基礎的新計算和成像工具。

單個光子，像任何粒子一樣，最好被描述為在測量賦予它們堅硬的事實數字之前緩慢演變的可能性范圍。極化、旋轉、動量，甚至它們的位置，都像一枚硬幣在空中翻滾一樣不穩定，直到一只隱喻的手把它拍成一個單一的狀態。

如果兩個光子共享某種歷史——就像從同一個錢包里取出兩枚硬幣——拍打一個光子就像在飛行中阻止另一個光子一樣好。糾纏在一起，了解一個會讓你衡量另一個，就好像它也被拍到位一樣。

這種機會游戲的基本原理構成了量子計算機.許多稱為量子比特的糾纏粒子可以讀取它們的一種狀態，從而快速回答特殊制定的數學問題。

然而，當粒子有這么多未確定的特征可供選擇時，為什么只使用一種狀態，將簡單的2D量子比特變成“多維”圣城?

為了構建更復雜的粒子圖像，物理學家可以采取一系列措施，就像使用多個X射線來構建物體的3D圖像一樣。計算機斷層掃描.

適應的一個主要問題量子層析成像捕獲粒子的多個維度是所需的工作。隨著讀取狀態數量的增加，測量值急劇上升，花費時間并大大增加出錯的風險。

雙光子數字全息術可以改變這一點。正如傳統的全息圖允許我們從2D表面檢索3D信息一樣，可以使用波相互干擾的方式，從一對光子之間攜帶的幾個細節中快速準確地推斷出額外的維度。

物理學家已經利用糾纏粒子的干涉來繪制隱藏物體的地圖，即所謂的鬼影成像.只要足夠了解一個光子沿著一條路徑發送的位置，就有可能通過重疊它們的波來了解其伙伴沿著第二通道旅行的秘密。

應用全息術技巧，研究人員能夠在兩個分離的光波的干擾下讀取位置信息，恢復足夠的信息以重新創建編程到光子發生裝置中的陰陽符號。

就像陰陽看起來一樣簡單，這個單一的靜態圖像代表了在短時間內測量眾多量子態的重大飛躍。

“這種方法比以前的技術快得多，只需要幾分鐘或幾秒鐘，而不是幾天，”說渥太華大學物理學家Alessio D'Errico。

“重要的是，檢測時間不受系統復雜性的影響 - 這是投影斷層掃描中長期存在的可擴展性挑戰的解決方案。

這項研究發表于自然光子學.

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