Fotonische verstrengeling tijdens een nul-g-vlucht

Fotonische verstrengeling tijdens een nul-g-vlucht

Tijdstempel: 15 februari 2024 5:46 uur

Julius Arthur Bittermann1,2, Lucas Bulla1,3, Sebastiaan Ecker1,3, Sebastiaan Philipp Neumann1,3, Mattias Fink1,3, Martin Bohman1,3, Nicolai Friis2,1, Marcus Huber2,1 en Rupert Ursin1,3

1Institute for Quantum Optics and Quantum Information - IQOQI Wenen, Oostenrijkse Academie van Wetenschappen, Boltzmanngasse 3, 1090 Wenen, Oostenrijk
2Atominstitut, Technische Universitรคt Wien, Stadionallee 2, 1020 Wenen, Oostenrijk
3huidig โ€‹โ€‹adres: Quantum Technology Laboratories GmbH, Clemens-Holzmeister-StraรŸe 6/6, 1100 Wenen, Oostenrijk

Vind je dit artikel interessant of wil je het bespreken? Scite of laat een reactie achter op SciRate.

Abstract

Kwantumtechnologieรซn zijn zo volwassen geworden dat we fundamentele kwantumfenomenen onder extreme omstandigheden kunnen testen. Concreet kan verstrengeling, een hoeksteen van de moderne kwantuminformatietheorie, op robuuste wijze worden geproduceerd en geverifieerd in verschillende ongunstige omgevingen. We gaan verder met deze tests en implementeren een Bell-experiment van hoge kwaliteit tijdens een parabolische vlucht, waarbij we overgaan van microzwaartekracht naar hyperzwaartekracht van 1.8 g, terwijl we voortdurend Bell-overtreding waarnemen, met Bell-CHSH-parameters tussen $S=-2.6202$ en $-2.7323$, een gemiddelde van $overline{S} = -2.680$, en een gemiddelde standaardafwijking van $overline{Delta S} = 0.014$. Deze overtreding wordt niet beรฏnvloed door zowel uniforme als niet-uniforme versnelling. Dit experiment demonstreert de stabiliteit van de huidige kwantumcommunicatieplatforms voor ruimtegebaseerde toepassingen en voegt een belangrijk referentiepunt toe voor het testen van de wisselwerking tussen niet-inertiรซle beweging en kwantuminformatie.

Fotonische verstrengeling tijdens een nul-g-vlucht PlatoBlockchain Data Intelligence. Verticaal zoeken. Ai.

Uitgelichte afbeelding: Installatie geรฏnstalleerd in het vliegtuig.

Populaire samenvatting

Verstrengeling is een vorm van correlatie tussen twee kwantumsystemen die in zekere zin sterker of beter gezegd veelzijdiger is dan welke vorm van klassieke correlatie dan ook en die de kern vormt van moderne kwantumtechnologieรซn. Bovendien veroorzaakt dit kwantumkenmerk grote schade aan onze intuรฏtie met betrekking tot wat โ€˜lokaal realismeโ€™ wordt genoemd: het idee dat metingen van verre objecten onafhankelijk zijn en dus โ€˜lokaalโ€™ kunnen worden uitgevoerd en dat hun resultaten een โ€˜realiteitโ€™ hebben die onafhankelijk is van de meting. zelf. Experimenten uit de jaren zeventig, tachtig en negentig, onlangs erkend door de Nobelprijs voor de natuurkunde van 70, hebben met succes aangetoond dat verstrengeling kan leiden tot schending van zogenaamde Bell-ongelijkheden, waaraan zou moeten worden voldaan als de natuur volledig zou kunnen worden beschreven. met een lokaal-realistische visie.

Lange tijd werd het creรซren en verifiรซren van verstrengeling niettemin als technologisch uitdagend beschouwd, waarbij vaak gebruik werd gemaakt van kwetsbare en gemakkelijk te verstoren optische opstellingen. Tegelijkertijd is verstrengeling naar voren gekomen als een van de centrale ingrediรซnten van kwantumcommunicatie en vormt het een hoeksteen van veel opkomende kwantumtechnologieรซn. Hier presenteren we een experiment dat laat zien hoe ver de technologie voor op verstrengeling gebaseerde kwantumtechnologieรซn is gekomen en hoe veerkrachtig opstellingen kunnen zijn in het licht van ongunstige omstandigheden: we hebben een opstelling voor Bell-tests gebouwd en geรฏnstalleerd in een commercieel vliegtuig en continu gemeten sterke schendingen van de Bell-ongelijkheid gedurende een reeks van enkele tientallen parabolische vluchtmanoeuvres. We laten zien dat zelfs deze overgangen tussen verschillende versnellingsniveaus, variรซrend van een gestage vlucht tot sterke versnellingen die bijna tweemaal zo groot zijn als de zwaartekracht op het aardoppervlak, geen effect hebben op de sterkte van de verstrengeling.

โ–บ BibTeX-gegevens

โ–บ Referenties

[1] Stuart J. Freedman en John F. Clauser, experimentele test van lokale theorieรซn met verborgen variabelen, Phys. Ds. Lett. 28, 938 (1972).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.28.938

[2] Alain Aspect, Philippe Grangier en Gรฉrard Roger, experimentele tests van realistische lokale theorieรซn via de stelling van Bell, Phys. Ds. Lett. 47, 460 (1981).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.47.460

[3] Alain Aspect, Philippe Grangier en Gรฉrard Roger, experimentele realisatie van Einstein-Podolsky-Rosen-Bohm Gedankenexperiment: een nieuwe schending van Bell's ongelijkheid, Phys. Ds. Lett. 49, 91 (1982a).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.49.91

[4] Alain Aspect, Jean Dalibard en Gรฉrard Roger, experimentele test van de ongelijkheden van Bell met behulp van tijdsvariรซrende analysatoren, Phys. Ds. Lett. 49, 1804 (1982b).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.49.1804

[5] Gregor Weihs, Thomas Jennewein, Christoph Simon, Harald Weinfurter en Anton Zeilinger, Schending van de ongelijkheid van Bell onder strikte Einstein-lokaliteitsomstandigheden, Phys. Ds. 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. Abellรกn, W. Amaya, V. Pruneri, Thomas Jennewein, MW Mitchell , Paul G. Kwiat, JC Bienfang, RP Mirin, E. Knill en SW Nam, sterke maasvrije test van lokaal realisme, Phys. Ds. Lett. 115, 250402 (2015), arXiv:1511.03189.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.250402
arXiv: 1511.03189

[7] B. Hensen, H. Bernien, AE Drรฉau, A. Reiserer, N. Kalb, MS Blok, J. Ruitenberg, RFL Vermeulen, RN Schouten, C. Abellรกn, W. Amaya, V. Pruneri, MW Mitchell, M. Markham , DJ Twitchen, D. Elkouss, S. Wehner, TH Taminiau en R. Hanson, Loophole-free Bell-ongelijkheidsschending met behulp van elektronenspins gescheiden door 1.3 kilometer, Nature 526, 682 (2015), arXiv:1508.05949.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature15759
arXiv: 1508.05949

[8] Marissa Giustina, Marijn AM Versteegh, Sรถren Wengerowsky, Johannes Handsteiner, Armin Hochrainer, Kevin Phelan, Fabian Steinlechner, Johannes Kofler, Jan-ร…ke Larsson, Carlos Abellรกn, Waldimar Amaya, Valerio Pruneri, Morgan W. Mitchell, Jรถrn Beyer, Thomas Gerrits, Adriana E.Lita, Lynden K. Shalm, Sae Woo Nam, Thomas Scheidl, Rupert Ursin, Bernhard Wittmann en Anton Zeilinger, Significant-Loophole-Free Test of Bell's Theorem with Entangled Photons, 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 Holzรคpfel, Petar Jurcevic, Martin B. Plenio, Marcus Huber, Christian Roos, Rainer Blatt en Ben Lanyon, Observatie van verstrengelde staten van een volledig gecontroleerd 20-Qubit-systeem, 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 en Jian-Wei Pan, Echte 12-Qubit-verstrengeling op een supergeleidende kwantumprocessor, Phys. Eerwaarde 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 en 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 en Lloyd CL Hollenberg, verstrengeling van hele apparaten in een supergeleidende kwantumcomputer van 65 Qubit, Adv. Kwantumtechnologie. 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 en Jian-Wei Pan, 18-Qubit Verstrengeling met Six Photons' Three Degrees of Freedom, Phys. Eerwaarde 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 Klรถckl, Matej Pivoluska, Paul Erker, Nicolai Friis, Mehul Malik en Marcus Huber. Metingen in twee basissen zijn voldoende voor het certificeren van hoog-dimensionale verstrengeling, 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 en Gregory A. Howland, Kwantificerende verstrengeling in een 68 miljard-dimensionale kwantumtoestandsruimte, Nat. Gemeenschappelijk. 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 en Mehul Malik, High-Dimensional Pixel Entanglement: Efficient Generation and Certification, Quantum 4, 376 (2020), arXiv:2004.04994.
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.22331/โ€‹q-2020-12-24-376
arXiv: 2004.04994

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

[18] Sebastian Ecker, Frรฉdรฉric Bouchard, Lukas Bulla, Florian Brandt, Oskar Kohout, Fabian Steinlechner, Robert Fickler, Mehul Malik, Yelena Guryanova, Rupert Ursin en Marcus Huber, Ruis overwinnen in de distributie van verstrengeling, 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 en Richard A. Holt, voorgesteld experiment om lokale theorieรซn met verborgen variabelen te testen, Phys. Ds. 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 en Rupert Ursin, Experimentele test van fotonische verstrengeling in versnelde referentieframes, Nat. Gemeenschappelijk. 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 en Jian-Wei Pan, op satellieten gebaseerd verstrengelingsverdeling over 1200 kilometer, 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 en Jian-Wei Pan, op satelliet-naar-grond-verstrengeling gebaseerd kwantum Sleuteldistributie, Phys. Ds. Lett. 119, 200501 (2017b).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.119.200501

[23] Sara Restuccia, Marko Toroลก, Graham M. Gibson, Hendrik Ulbricht, Daniele Faccio en Miles J. Padgett, Fotonbundeling in een roterend referentiekader, Phys. Ds. Lett. 123, 110401 (2019), arXiv:1906.03400.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.110401
arXiv: 1906.03400

[24] Viktor Dodonov, Vijftig jaar dynamisch Casimir-effect, Physics 2, 67 (2020).
https://โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.3390/โ€‹physics2010007

[25] David Edward Bruschi, Ivette Fuentes en Jorma Louko, Voyage to Alpha Centauri: Verstrengelingsdegradatie van holtemodi als gevolg van beweging, Phys. 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 en Jorma Louko, scalaire, spinor- en fotonvelden onder relativistische holtebeweging, Phys. D 88, 064028 (2013), arXiv: 1307.1631.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.88.064028
arXiv: 1307.1631

[27] Paul M. Alsing en Ivette Fuentes, Observer-afhankelijke verstrengeling, Klasse. Kwantum Grav. 29, 224001 (2012), arXiv:1210.2223.
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1088/โ€‹0264-9381/โ€‹29/โ€‹22/โ€‹224001
arXiv: 1210.2223

[28] Nicolai Friis, Verstrengeling van de holtemodus in relativistische kwantuminformatie, Ph.D. proefschrift, Universiteit van Nottingham (2013), arXiv:1311.3536.
arXiv: 1311.3536

[29] Christopher M. Wilson, Gรถran Johansson, Arsalan Pourkabirian, J. Robert Johansson, Timothy Duty, Franco Nori en Per Delsing, Observatie van het dynamische Casimir-effect in een supergeleidend circuit, Nature 479, 376 (2011), arXiv: 1105.4714.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature10561
arXiv: 1105.4714

[30] Marko Toroลก, Sara Restuccia, Graham M. Gibson, Marion Cromb, Hendrik Ulbricht, Miles Padgett en Daniele Faccio, Verstrengeling met niet-traagheidsbeweging onthullen en verbergen, 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, Christoph F. Wildfeuer, Douglas Griffin, Daniel KL Oi en Alexander Ling, demonstratie van verstrengeling aan boord van een nanosatelliet, Optica 7, 734 (2020), arXiv:2006.14430.
https: / / doi.org/ 10.1364 / OPTICA.387306
arXiv: 2006.14430

[32] John W. Pratt en Jean D. Gibbons, Kolmogorov-Smirnov Two-Sample Tests, in concepten van niet-parametrische theorie. Springer Series in Statistics (Springer, New York, NY, VS, 1981) Hoofdstuk. 7, blz. 318โ€“344.
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1007/โ€‹978-1-4612-5931-2_7

Geciteerd door

[1] Julius Arthur Bittermann, Matthias Fink, Marcus Huber en Rupert Ursin, "Niet-traagheidsbewegingsafhankelijke verstrengelde Bell-state", arXiv: 2401.05186, (2024).

Bovenstaande citaten zijn afkomstig van SAO / NASA ADS (laatst bijgewerkt met succes 2024-02-15 22:49:42). De lijst is mogelijk onvolledig omdat niet alle uitgevers geschikte en volledige citatiegegevens verstrekken.

On De door Crossref geciteerde service er zijn geen gegevens gevonden over het citeren van werken (laatste poging 2024-02-15 22:49:40).

Dit artikel is gepubliceerd in Quantum onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationaal (CC BY 4.0) licentie. Het auteursrecht blijft berusten bij de oorspronkelijke houders van auteursrechten, zoals de auteurs of hun instellingen.

Tijdstempel:

Meer van Quantum Journaal