量子糾纏實驗中的成對糾纏態量子是如何找到的?

時間 2021-05-06 03:12:38

1樓:者也

不是兩個光子,其實是乙個光子通過晶體時相當於被拉長,出現的兩個光子,其實是乙個光子的兩端,所以才會出現糾纏態。所有物體都可以製備糾纏態,前提是需要巨大的引力,但是光子沒有質量所以不需要巨大引力就可以輕鬆製備糾纏態。

2樓:rektboiz

基本原理是這個

雷射打在某些非線性晶體上的時候,會隨機發生一種現象叫自發參量下轉換,材料吸收乙個光子並同時放出乙個光子對,這個過程遵循能量和動量守恆,也就是說你在任何地方找到乙個輻射出的光子,你就可以確定另乙個的位置和波長,並且光子在傳播方向上的分布(波數向量)與波長(能量)是相關的。如果選定單一的波長,光子對出射的方向就是上圖那兩個空心圓錐。如果你用不同的窄帶濾波片,大概就是下圖這樣(不同的顏色代表不同的濾波片)

這是我在實驗室拍的

兩個不同的光錐的偏振是不同的,一邊只有垂直,一邊只有水平。但是在兩個錐相交的地方,光子的偏振態無法確定,只知道如果乙個是垂直另乙個一定是水平,乙個是水平另乙個一定是垂直,如果兩個光子的不可分辨性足夠好,那麼你從任何乙個角度測量乙個光子的偏振,另乙個光子的偏振一定會在與其垂直的方向,這樣我們就可以確定這兩個光子的偏振態是糾纏的(下圖是我的資料,這個沒加補償不可分辨性比較差,所以右圖的結果就明顯不如左圖好)

綜上,只要在特定的位置收集光,就能找到這樣的糾纏光子對,當然了,說起來容易,其實還是不太容易的

3樓:物理學徒妖妖夢

實驗上可以製備出糾纏光子對,一種常用的方法是自發參量下轉換(Spontaneous Parametric Down-Conversion, SPDC)。

對非線性光學介質,極化強度依賴於電場強度的更高階項:

有二階項就能製備雙光子糾纏態。

我們知道靜電場中電介質具有勢能

這裡主要考慮對應 二階項的勢能,上面的靜電場換成時變場作平均得到

電場作模式展開得到

代入勢能表示式即有

時, 上面的平均值只有 時才非零,我們要求 ,也就是進入介質的乙個光子轉化為新的一對光子,那麼只有 取 才滿足要求。將電場量子化,系統的能量簡寫成

由含時微擾論可解出末態

這是乙個雙光子糾纏態。

(PRA.60.R773)

這種方法已經得到了廣泛的應用,例如著名的延遲選擇擦除實驗(PRL.84.1)中,雷射通過特定構型的兩塊偏硼酸鋇晶體,產生偏振方向互相垂直的糾纏光子對。

References:

J. C. Garrison & R. Y. Chiao, Quantum Optics, Oxford, 2008.

4樓:

1.糾纏的形成,原子的話可以用玻色愛因斯坦凝聚,光子的話用非線性晶體利用參量下轉換過程形成糾纏光子對,當然還有其他的方式。

2.通過特定手段製備出來的粒子,具有糾纏特性。

3.糾纏不僅僅限定是一對粒子,多個粒子也可以糾纏。光子的話我知道的做到了八光子糾纏。

(4.一般來說我們稱粒子為粒子而非量子,比如糾纏態粒子;Quantum本身更像個形容詞)

5樓:chao wang

實驗上一般而言選用自發參量下轉換出射的偏振糾纏光子對進行實驗,因為光子糾纏保真度高,退相干時間長,而且非線性的參量過程研究比較成熟,相對容易製備。當然也有其他形式的糾纏。

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