Kvantoví fyzici vizualizují jin-jang v experimentu se zapleteným světlem – ScienceAlert

Nikdy neříkejte, že učenci nemají oči pro vznešené.

Zakódováním a dešifrováním čínského symbolu duality a harmonie v kvantových stavech dvou provázaných fotonů fyzici nedávno prokázali vynikající účinnost nové analytické techniky.

Vědci z univerzity Sapienza v Římě a University of Ottawa v Kanadě použili metodu podobnou té populární 3D technologie Pro rychlé a spolehlivé měření informací o poloze částic.

Vylepšením stávajících metod pro zachycení důležitých detailů o různých stavech v propletených částicích tým doufá, že poskytne inženýrům nové výpočetní a zobrazovací nástroje, které tvoří základ kvantových technologií.

Jednotlivé fotony, stejně jako jakékoli částice, lze nejlépe popsat jako pomalu se vyvíjející soubor možností, než jim měření poskytne pevná, realistická čísla. Polarizace, rotace, hybnost a dokonce i její poloha jsou nestabilní jako mince valící se vzduchem, dokud ji v jednom případě neplácne metaforická ruka.

Pokud dva fotony sdílejí určitou historii – jako dvě mince vytažené ze stejné peněženky – plácnutí jednoho je jako zastavení druhého uprostřed letu. Protože jsou vzájemně propojeny, znalost jednoho o druhém vám dá míru toho druhého, jako by to bylo také zavedeno.

Základy této hazardní hry tvoří základ kvantových počítačů. U mnoha provázaných částic zvaných qubity lze přečíst jeden ze svých stavů způsobem, který rychle odpoví na speciálně navržené matematické otázky.

Proč však používat pouze jeden stav, když částice mají na výběr tolik nedeterministických vlastností, které proměňují jednoduché dvourozměrné qubity na „vícerozměrné“? qudits?

K vytvoření složitějšího obrazu částice mohou fyzici provést řadu opatření, stejně jako se k vytvoření 3D obrazu objektu používá více rentgenových paprsků. Počítačová tomografie.

Jeden z hlavních problémů adaptace Kvantitativní tomografie K zachycení mnoha rozměrů částice je potřeba práce. S rostoucím počtem čtených stavů rostou metriky exponenciálně, což stojí čas a výrazně zvyšuje riziko chyb.

Dvoufotonová digitální holografie by to mohla změnit. Stejně jako nám konvenční hologramy umožňují získat trojrozměrné informace z dvourozměrného povrchu, způsob, jakým se vlny vzájemně interferují, lze použít k rychlému a přesnému odvození dalších rozměrů z pouhých několika detailů přenášených mezi párem fotonů.

Fyzici již využívají interferenci zapletených částic k mapování skrytých objektů v takzvaném zobrazování duchů. Tím, že dostatečně víme o poloze jediného fotonu vyslaného po jedné cestě, je možné odhalit tajemství cesty jeho partnera druhou cestou prostřednictvím interference jeho vln.

Použitím triků holografie byli vědci schopni číst polohové informace při interferenci dvou samostatných světelných vln a získat dostatek informací k opětovnému vytvoření symbolu jin a jang naprogramovaných v zařízení generujícím fotony.

Tak jednoduchý jako projev jin a jang, tento jediný statický obraz představuje obrovský skok v měření mnoha kvantových stavů v krátkém čase.

„Tato metoda je výrazně rychlejší než předchozí techniky, vyžaduje pouze minuty nebo sekundy spíše než dny.“ On říká Fyzik z Ottawské univerzity Alessio Derico.

„Důležité je, že čas detekce není ovlivněn složitostí systému – řešení dlouhodobého problému škálovatelnosti v projektivní tomografii.“

Tento výzkum byl publikován v Přírodní fotonika.