Fotonikus összefonódás nulla grammos repülés közben

Fotonikus összefonódás nulla grammos repülés közben

Időbélyeg: 15. február 2024. 5:46

Julius Arthur Bittermann1,2, Lukas Bulla1,3, Sebastian Ecker1,3, Sebastian Philipp Neumann1,3, Matthias Fink1,3, Martin Bohmann1,3, Nicolai Friis2,1, Marcus Huber2,1és Rupert Ursin1,3

1Kvantumoptikai és Kvantuminformációs Intézet – IQOQI Bécs, Osztrák Tudományos Akadémia, Boltzmanngasse 3, 1090 Bécs, Ausztria
2Atominstitut, Technische Universität Wien, Stadionallee 2, 1020 Bécs, Ausztria
3jelenlegi címe: Quantum Technology Laboratories GmbH, Clemens-Holzmeister-Straße 6/6, 1100 Bécs, Ausztria

Érdekesnek találja ezt a cikket, vagy szeretne megvitatni? Scite vagy hagyjon megjegyzést a SciRate-en.

Absztrakt

A kvantumtechnológiák odáig fejlődtek, hogy az alapvető kvantumjelenségeket extrém körülmények között is tesztelhetjük. Pontosabban, az összefonódás, amely a modern kvantuminformáció-elmélet egyik sarokköve, robusztusan előállítható és ellenőrizhető különféle kedvezőtlen környezetekben. Ezeket a teszteket tovább folytatjuk, és egy jó minőségű Bell-kísérletet hajtunk végre egy parabola repülés során, áttérve a mikrogravitációról az 1.8 g-os hipergravitációra, miközben folyamatosan megfigyeljük a Bell-sértést, a Bell-CHSH paraméterek $S=-2.6202$ és -2.7323$ között vannak. $overline{S} átlaga = -2.680 $, és $overline{Delta S} átlagos szórása = 0.014 $. Ezt a szabálysértést nem befolyásolja sem az egyenletes, sem a nem egyenletes gyorsulás. Ez a kísérlet bemutatja a jelenlegi kvantumkommunikációs platformok stabilitását űralapú alkalmazásokhoz, és fontos referenciapontot ad a nem inerciális mozgás és a kvantuminformáció kölcsönhatásának teszteléséhez.

Photonic entanglement during a zero-g flight PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertical Search. Ai.

Kiemelt kép: A repülőgépbe telepített beállítás.

Népszerű összefoglaló

Az összefonódás két kvantumrendszer közötti korreláció olyan formája, amely bizonyos értelemben erősebb, vagy inkább sokoldalúbb, mint a klasszikus korreláció bármely formája, és amely a modern kvantumtechnológiák középpontjában áll. Ráadásul ez a kvantumjellemző tönkreteszi az intuíciónkat az úgynevezett „helyi realizmussal” kapcsolatban: azt az elképzelést, hogy a távoli objektumok mérései függetlenek, így „lokálisan” elvégezhetők, és eredményeiknek a méréstől független „valósága” van. maga. Valójában a 70-es, 80-as és 90-es években végzett kísérletek, amelyeket a közelmúltban a 2022-es fizikai Nobel-díjjal ismertek el, sikeresen bizonyították, hogy az összefonódás az úgynevezett Bell-egyenlőtlenségek megsértéséhez vezethet, amelyeket ki kell elégíteni, ha a természetet teljes mértékben leírhatjuk. lokális-realista szemlélettel.

Sokáig az összefonódás létrehozását és ellenőrzését mégis technológiai kihívásnak tekintették, gyakran törékeny és könnyen megzavarható optikai beállításokra támaszkodva. Ugyanakkor az összefonódás a kvantumkommunikáció egyik központi összetevőjévé vált, és számos születőben lévő kvantumtechnológia sarokkövét képezi. Itt bemutatunk egy kísérletet, amely bemutatja, meddig jutott el az összefonódáson alapuló kvantumtechnológiák technológiája, és milyen ellenállóak lehetnek a beállítások a kedvezőtlen körülmények között: felépítettünk és telepítettünk egy Bell teszteket egy kereskedelmi repülőgépre, és folyamatosan mértük. erős Bell-egyenlőtlenség megsértése több tucat parabola repülési manőver sorozata során. Megmutatjuk, hogy még ezek a különböző gyorsulási szintek közötti átmenetek sem, amelyek az egyenletes repüléstől az erős gyorsulásokig terjednek, mint a Föld felszínét érő gravitációs vonzás közel kétszerese, nincs hatással az összefonódás erősségére.

► BibTeX adatok

► Referenciák

[1] Stuart J. Freedman és John F. Clauser, Experimental Test of Local Hidden-Variable Theories, Phys. Rev. Lett. 28, 938 (1972).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.28.938

[2] Alain Aspect, Philippe Grangier és Gérard Roger, Reális lokális elméletek kísérleti tesztjei Bell-tételen keresztül, Phys. Rev. Lett. 47, 460 (1981)].
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.47.460

[3] Alain Aspect, Philippe Grangier és Gérard Roger, Experimental Realization of Einstein-Podolsky-Rosen-Bohm Gedankenexperiment: A New Violation of Bell's Inequalities, Phys. Rev. Lett. 49, 91 (1982a).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.49.91

[4] Alain Aspect, Jean Dalibard és Gérard Roger, Bell-féle egyenlőtlenségek kísérleti tesztje időben változó elemzőkkel, Phys. Rev. Lett. 49, 1804 (1982b).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.49.1804

[5] Gregor Weihs, Thomas Jennewein, Christoph Simon, Harald Weinfurter és Anton Zeilinger, Violation of Bell's Inequality under Strict Einstein Locality Conditions, Phys. Rev. Lett. 81, 5039 (1998), arXiv:quant-ph/9810080.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.81.5039
arXiv:quant-ph/9810080

[6] LK Shalm, E. Meyer-Scott, BG Christensen, P. Bierhorst, MA Wayne, MJ Stevens, T. Gerrits, S. Glancy, DR Hamel, MS Allman, KJ Coakley, SD Dyer, C. Hodge, AE Lita, VB Verma, C. Lambrocco, E. Tortorici, AL Migdall, Y. Zhang, DR Kumor, WH Farr, F. Marsili, MD Shaw, JA Stern, C. Abellán, W. Amaya, V. Pruneri, Thomas Jennewein, MW Mitchell , Paul G. Kwiat, JC Bienfang, RP Mirin, E. Knill és SW Nam, Strong Hole-Free Test of Local Realism, Phys. Rev. Lett. 115, 250402 (2015), arXiv:1511.03189.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.115.250402
arXiv: 1511.03189

[7] B. Hensen, H. Bernien, AE Dréau, A. Reiserer, N. Kalb, MS Blok, J. Ruitenberg, RFL Vermeulen, RN Schouten, C. Abellán, W. Amaya, V. Pruneri, MW Mitchell, M. Markham , DJ Twitchen, D. Elkouss, S. Wehner, TH Taminiau és R. Hanson, Kiskapuk nélküli Bell-egyenlőtlenség megsértése 1.3 kilométeres elektronpörgetésekkel, Nature 526, 682 (2015), arXiv:1508.05949.
https://​/​doi.org/​10.1038/​nature15759
arXiv: 1508.05949

[8] Marissa Giustina, Marijn AM Versteegh, Sören Wengerowsky, Johannes Handsteiner, Armin Hochrainer, Kevin Phelan, Fabian Steinlechner, Johannes Kofler, Jan-Åke Larsson, Carlos Abellán, Waldimar Amaya, Valerio Pruneri, Morgan W. Mitchell, Jörn Beyer, Thomas Gerrits Adriana E. Lita, Lynden K. Shalm, Sae Woo Nam, Thomas Scheidl, Rupert Ursin, Bernhard Wittmann és Anton Zeilinger, Bell-tétel szignifikáns kiskapu-mentes tesztje összefonódott fotonokkal, Phys. Rev. Lett. 115, 250401 (2015), arXiv:1511.03190.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.115.250401
arXiv: 1511.03190

[9] Nicolai Friis, Oliver Marty, Christine Maier, Cornelius Hempel, Milan Holzäpfel, Petar Jurcevic, Martin B. Plenio, Marcus Huber, Christian Roos, Rainer Blatt és Ben Lanyon, Observation of Entangled States of a Fully Controlled 20-Qubit System, Phys. . Rev. X 8, 021012 (2018), arXiv:1711.11092.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevX.8.021012
arXiv: 1711.11092

[10] Ming Gong, Ming-Cheng Chen, Yarui Zheng, Shiyu Wang, Chen Zha, Hui Deng, Zhiguang Yan, Hao Rong, Yulin Wu, Shaowei Li, Fusheng Chen, Youwei Zhao, Futian Liang, Jin Lin, Yu Xu, Cheng Guo, Lihua Sun, Anthony D. Castellano, Haohua Wang, Chengzhi Peng, Chao-Yang Lu, Xiaobo Zhu és Jian-Wei Pan, Eredeti 12-Qubit Entanglement on a Superconducting Quantum Processor, Phys. Rev. Lett. 122, 110501 (2019), arXiv:1811.02292.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.122.110501
arXiv: 1811.02292

[11] Ivan Pogorelov, Thomas Feldker, Christian D. Marciniak, Georg Jacob, Verena Podlesnic, Michael Meth, Vlad Negnevitsky, Martin Stadler, Kirill Lakhmanskiy, Rainer Blatt, Philipp Schindler és Thomas Monz, Compact Ion-Trap Quantum Computing Demonstrator, PRX Quantum 2 , 020343 (2021), arXiv:2101.11390.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PRXQuantum.2.020343
arXiv: 2101.11390

[12] Gary J. Mooney, Gregory AL White, Charles D. Hill és Lloyd CL Hollenberg, Whole-Device Entanglement in a 65-Qubit Superconducting Quantum Computer, Adv. Quantum Technol. 4, 2100061 (2021), arXiv:2102.11521.
https://​/​doi.org/​10.1002/​qute.202100061
arXiv: 2102.11521

[13] Xi-Lin Wang, Yi-Han Luo, He-Liang Huang, Ming-Cheng Chen, Zu-En Su, Chang Liu, Chao Chen, Wei Li, Yu-Qiang Fang, Xiao Jiang, Jun Zhang, Li Li, Nai- Le Liu, Chao-Yang Lu és Jian-Wei Pan, 18-Qubit Entanglement with Six Photons' Three Degrees of Freedom, Phys. Rev. Lett. 120, 260502 (2018), arXiv:1801.04043.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.120.260502
arXiv: 1801.04043

[14] Jessica Bavaresco, Natalia Herrera Valencia, Claude Klöckl, Matej Pivoluska, Paul Erker, Nicolai Friis, Mehul Malik és Marcus Huber, A két bázison végzett mérések elegendőek a nagy dimenziós összefonódás igazolására, Nat. Phys. 14, 1032 (2018), arXiv:1709.07344.
https://​/​doi.org/​10.1038/​s41567-018-0203-z
arXiv: 1709.07344

[15] James Schneeloch, Christopher C. Tison, Michael L. Fanto, Paul M. Alsing és Gregory A. Howland: Összefonódás mennyiségi meghatározása 68 milliárd dimenziós kvantumállapottérben, Nat. Commun. 10, 2785 (2019), arXiv:1804.04515.
https://​/​doi.org/​10.1038/​s41467-019-10810-z
arXiv: 1804.04515

[16] Natalia Herrera Valencia, Vatshal Srivastav, Matej Pivoluska, Marcus Huber, Nicolai Friis, Will McCutcheon és Mehul Malik, High-Dimensional Pixel Entanglement: Efficient Generation and Certification, Quantum 4, 376 (2020), arXiv:2004.04994.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-12-24-376
arXiv: 2004.04994

[17] Nicolai Friis, Giuseppe Vitagliano, Mehul Malik és Marcus Huber, Entanglement Certification From Theory to Experiment, Nat. Rev. Phys. 1, 72 (2019), arXiv:1906.10929.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s42254-018-0003-5
arXiv: 1906.10929

[18] Sebastian Ecker, Frédéric Bouchard, Lukas Bulla, Florian Brandt, Oskar Kohout, Fabian Steinlechner, Robert Fickler, Mehul Malik, Jelena Guryanova, Rupert Ursin és Marcus Huber, Overcoming Noise in Entanglement Distribution, Phys. Rev. X 9, 041042 (2019), arXiv:1904.01552.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevX.9.041042
arXiv: 1904.01552

[19] John F. Clauser, Michael A. Horne, Abner Shimony és Richard A. Holt, Proposed Experiment to Test Local Hidden-Variable Theories, Phys. Rev. Lett. 23, 880 (1969)].
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.23.880

[20] Matthias Fink, Ana Rodriguez-Aramendia, Johannes Handsteiner, Abdul Ziarkash, Fabian Steinlechner, Thomas Scheidl, Ivette Fuentes, Jacques Pienaar, Timothy C Ralph és Rupert Ursin, A fotonikus összefonódás kísérleti tesztje gyorsított referenciakeretekben, Nat. Commun. 8, 1 (2017), arXiv:1608.02473.
https://​/​doi.org/​10.1038/​ncomms15304
arXiv: 1608.02473

[21] Juan Yin, Yuan Cao, Yu-Huai Li, Sheng-Kai Liao, Liang Zhang, Ji-Gang Ren, Wen-Qi Cai, Wei-Yue Liu, Bo Li, Hui Dai, Guang-Bing Li, Qi-Ming Lu, Yun-Hong Gong, Yu Xu, Shuang-Lin Li, Feng-Zhi Li, Ya-Yun Yin, Zi-Qing Jiang, Ming Li, Jian-Jun Jia, Ge Ren, Dong He, Yi-Lin Zhou, Xiao-Xiang Zhang, Na Wang, Xiang Chang, Zhen-Cai Zhu, Nai-Le Liu, Yu-Ao Chen, Chao-Yang Lu, Rong Shu, Cheng-Zhi Peng, Jian-Yu Wang és Jian-Wei Pan, műholdalapú összefonódás eloszlása ​​1200 kilométeren, Science 356, 1140 (2017a), arXiv:1707.01339.
https://​/​doi.org/​10.1126/​science.aan3211
arXiv: 1707.01339

[22] Juan Yin, Yuan Cao, Yu-Huai Li, Ji-Gang Ren, Sheng-Kai Liao, Liang Zhang, Wen-Qi Cai, Wei-Yue Liu, Bo Li, Hui Dai, Ming Li, Yong-Mei Huang, Lei Deng , Li Li, Qiang Zhang, Nai-Le Liu, Yu-Ao Chen, Chao-Yang Lu, Rong Shu, Cheng-Zhi Peng, Jian-Yu Wang és Jian-Wei Pan, műhold-föld összefonódás alapú kvantum Key Distribution, Phys. Rev. Lett. 119, 200501 (2017b).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.119.200501

[23] Sara Restuccia, Marko Toroš, Graham M. Gibson, Hendrik Ulbricht, Daniele Faccio és Miles J. Padgett, Photon Bunching in a Rotating Reference Frame, Phys. Rev. Lett. 123, 110401 (2019), arXiv:1906.03400.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.123.110401
arXiv: 1906.03400

[24] Viktor Dodonov, A dinamikus Kázmér-effektus ötven éve, Fizika 2, 67 (2020).
https://​/​doi.org/​10.3390/​physics2010007

[25] David Edward Bruschi, Ivette Fuentes és Jorma Louko, Voyage to Alpha Centauri: Entanglement degradation of cavity mode on motion, Phys. Rev. D 85, 061701(R) (2012), arXiv:1105.1875.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevD.85.061701
arXiv: 1105.1875

[26] Nicolai Friis, Antony R. Lee és Jorma Louko, Scalar, spinor és foton mezők relativisztikus üregmozgás alatt, Phys. Rev. D 88, 064028 (2013), arXiv:1307.1631.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevD.88.064028
arXiv: 1307.1631

[27] Paul M. Alsing és Ivette Fuentes, Megfigyelőtől függő összefonódás, osztály. Quantum Grav. 29, 224001 (2012), arXiv:1210.2223.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0264-9381/​29/​22/​224001
arXiv: 1210.2223

[28] Nicolai Friis, Üreges módú összefonódás a relativisztikus kvantuminformációban, Ph.D. szakdolgozat, Nottinghami Egyetem (2013), arXiv:1311.3536.
arXiv: 1311.3536

[29] Christopher M. Wilson, Göran Johansson, Arsalan Pourkabirian, J. Robert Johansson, Timothy Duty, Franco Nori és Per Delsing, Observation of the dynamical Casimir effect in a superconducting circuit, Nature 479, 376 (2011), arXiv:1105.4714.
https://​/​doi.org/​10.1038/​nature10561
arXiv: 1105.4714

[30] Marko Toroš, Sara Restuccia, Graham M. Gibson, Marion Cromb, Hendrik Ulbricht, Miles Padgett és Daniele Faccio, Az összefonódás feltárása és elrejtése nonnerciális mozgással, Phys. Rev. A 101, 043837 (2020), arXiv:1911.06007.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.101.043837
arXiv: 1911.06007

[31] Aitor Villar, Alexander Lohrmann, Xueliang Bai, Tom Vergoossen, Robert Bedington, Chithrabhanu Perumangatt, Huai Ying Lim, Tanvirul Islam, Ayesha Reezwana, Zhongkan Tang, Rakhitha Chandrasekara, Subash Sachidananda, Kadir Durak, Daniel Griffi F., Doug KL, Christoph Oi és Alexander Ling, Összefonódás bemutatója egy nano-műhold fedélzetén, Optica 7, 734 (2020), arXiv:2006.14430.
https://​/​doi.org/​10.1364/​OPTICA.387306
arXiv: 2006.14430

[32] John W. Pratt és Jean D. Gibbons, Kolmogorov-Smirnov kétmintás tesztek, Concepts of Nonparametric Theory. Springer Series in Statistics (Springer, New York, NY, USA, 1981) Fejezet. 7, 318–344.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-1-4612-5931-2_7

Idézi

[1] Julius Arthur Bittermann, Matthias Fink, Marcus Huber és Rupert Ursin, „Nem inerciális mozgástól függő összefonódott Bell-állapot”, arXiv: 2401.05186, (2024).

A fenti idézetek innen származnak SAO/NASA HIRDETÉSEK (utolsó sikeres frissítés: 2024-02-15 22:49:42). Előfordulhat, hogy a lista hiányos, mivel nem minden kiadó ad megfelelő és teljes hivatkozási adatokat.

On Crossref által idézett szolgáltatás művekre hivatkozó adat nem található (utolsó próbálkozás 2024-02-15 22:49:40).

Ez a tanulmány a Quantumban jelent meg Creative Commons Nevezd meg 4.0 International (CC BY 4.0) engedély. A szerzői jog az eredeti szerzői jog tulajdonosainál marad, például a szerzőknél vagy intézményeiknél.

Időbélyeg:

Még több Quantum Journal