První pozorování 8 provázaných fotonů rozbilo záznam zapletení

Zapletení je zvláštní kvantový jev, při kterém se objekty tak těsně spojí, že sdílejí stejnou existenci. Jazykem fyziky jsou popsány stejnou vlnovou funkcí.

Zamotat věci ve skutečnosti není tak těžké. Většina interakcí zahrnuje zapletení toho či onoho druhu.

Potíž je v tom, že to ustálí. Zapletení je křehký a pomíjivý fenomén. Mrkni a unikne do okolí. To je důvod, proč je tak obtížné jej uchovat, pozorovat a nakonec je pro fyziky tak obtížné si s ním hrát.

V posledních letech se fyzici naučili, jak zamotat všechny druhy objektů do párů – fotony, elektrony, atomy a tak dále. V roce 1999 vytvořili qutrit propletením tří fotonů. Loni dokonce zamotali 6 fotonů.

Dnes však Xing-Can Yao a kamarádi z University of Science and Technology of China v Hefei tvrdí, že tento rekord překonali tím, že propletli 8 fotonů, pak je všechny současně manipulovali a pozorovali.

To není snadný úkol. Dostat osm fotonů přesně tam, kde je chcete mít současně, je kvantově mechanický ekvivalent pasteveckých koček (jasně odrůdy Schrodinger).

Trik je nejprve poslat vysokoenergetický foton nelineárním krystalem, který jej přemění na dva zapletené fotony s nižší energií. Jeden z nich, foton A, vstupuje do experimentálního zařízení, zatímco druhý je opět rozdělen na dva dalším krystalem.

Tento pár je samozřejmě propleten s fotonem A. Jeden z tohoto páru pak vstoupí do aparátu, zatímco druhý je opět rozdělen, čímž vznikne další pár, který se zaplete s fotonem A. Jeden z nich vstoupí do aparátu, zatímco druhý se rozdělí a tak dále, dokud v aparátu nebude osm fotonů, všechny propletené mezi sebou a fotonem A .

Problémem tohoto procesu je, že má za následek velmi slabý paprsek. S typem laserů, které byly donedávna dostupné, bylo nejlepší, co bylo možné řídit, četnost asi 10^-5 hertzů. To je jeden současný zásah 8 fotonů každých sto tisíc sekund nebo přibližně jeden počet za den. Ani postdoktorandi nemají takovou trpělivost.

Xing-Can Yao a spol. říkají, že to zvládli pomocí mnohem jasnějšího ultrafialového laserového zdroje, který produkuje propletené fotonové páry mnohem vyšší rychlostí. Samozřejmě se také museli naučit, jak manipulovat s osmi zapletenými fotony.

to je významné. Mít osm provázaných fotonů je nejblíže k tomu, jak se fyzici dostali k Schrodingerově kočce v laboratoři. To může poskytnout nový pohled na naše chápání zajímavých otázek klasického přechodu na kvantový, říkají Xing-Can Yao a spol.

Ale také umožňuje řadu dalších kvantových triků. Například 8-fotonový stav by jim měl umožnit předvést účinný způsob opravy kvantových chyb nazývaných oprava topologických chyb. Mnoho fyziků si myslí, že oprava topologických chyb bude jednou z technologií umožňujících kvantové výpočty ve velkém měřítku, ale nikdo to dosud nedokázal otestovat.

A schopnost manipulovat s 8fotonovým stavem jim umožní simulovat další kvantové systémy. To by mělo umožnit poprvé simulovat různé jevy v kvantové chemii a dokonce i v biofyzice.

A udělat to pomocí světla (s trochou kouře a vhozenými zrcadly).

Ref: arxiv.org/abs/1105.6318 : Pozorování propletení osmi fotonů

skrýt