Fotonisk intrassling under en noll-g-flygning

Återutgiven av Platon

anhängare: 0

Julius Arthur Bittermann^1,2, Lukas Bulla^1,3, Sebastian Ecker^1,3, Sebastian Philipp Neumann^1,3, Matthias Fink^1,3, Martin Bohmann^1,3, Nicolai Friis^2,1, Marcus Huber^2,1och Rupert Ursin^1,3

¹Institute for Quantum Optics and Quantum Information - IQOQI Wien, Austrian Academy of Sciences, Boltzmanngasse 3, 1090 Wien, Österrike
²Atominstitut, Technische Universität Wien, Stadionallee 2, 1020 Wien, Österrike
³nuvarande adress: Quantum Technology Laboratories GmbH, Clemens-Holzmeister-Straße 6/6, 1100 Wien, Österrike

Hitta det här uppsatsen intressant eller vill diskutera? Scite eller lämna en kommentar på SciRate.

Abstrakt

Kvantteknologier har mognat till den grad att vi kan testa grundläggande kvantfenomen under extrema förhållanden. Specifikt kan intrassling, en hörnsten i modern kvantinformationsteori, robust produceras och verifieras i olika ogynnsamma miljöer. Vi tar dessa tester vidare och implementerar ett högkvalitativt Bell-experiment under en parabolflygning, övergång från mikrogravitation till hypergravitation på 1.8 g samtidigt som vi kontinuerligt observerar Bell-överträdelse, med Bell-CHSH-parametrar mellan $S=-2.6202$ och $-2.7323$, ett genomsnitt på $overline{S} = -2.680$, och genomsnittlig standardavvikelse på $overline{Delta S} = 0.014$. Denna överträdelse påverkas inte av både enhetlig och ojämn acceleration. Detta experiment visar stabiliteten hos nuvarande kvantkommunikationsplattformar för rymdbaserade applikationer och lägger till en viktig referenspunkt för att testa samspelet mellan icke-tröghetsrörelse och kvantinformation.

Fotonisk intrassling under en noll-g-flygning PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikal sökning. Ai.

Utvald bild: Installation installerad i flygplanet.

Populär sammanfattning

Entanglement är en form av korrelation mellan två kvantsystem som i en viss mening är starkare, eller snarare, mer mångsidig än någon form av klassisk korrelation och som ligger i hjärtat av modern kvantteknologi. Dessutom orsakar denna kvantfunktion förödelse med vår intuition angående vad som kallas "lokal realism": föreställningen att mätningar av avlägsna objekt är oberoende och därför kan utföras "lokalt" och att deras resultat har en "verklighet" oberoende av mätningen sig. Experiment på 70-, 80- och 90-talen, som nyligen erkändes av 2022 års Nobelpris i fysik, visade framgångsrikt att intrassling kan leda till brott mot så kallade Bell-ojämlikheter, som skulle behöva tillfredsställas om naturen kunde beskrivas till fullo. med en lokalrealistisk syn.

Under lång tid ansågs skapande och verifiering av intrassling ändå vara tekniskt utmanande, ofta beroende på ömtåliga och lättstörda optiska inställningar. Samtidigt har intrassling dykt upp som en av de centrala ingredienserna i kvantkommunikation och utgör en hörnsten i många begynnande kvantteknologier. Här presenterar vi ett experiment som visar hur långt tekniken för intrasslingsbaserade kvantteknologier har kommit och hur motståndskraftiga inställningar kan vara inför ogynnsamma förhållanden: vi byggde och installerade en konfiguration för Bell-tester i ett kommersiellt flygplan och mätte kontinuerligt kraftiga Bell-ojämlikhetskränkningar genom en sekvens av flera dussin paraboliska flygmanövrar. Vi visar att även dessa övergångar mellan olika accelerationsnivåer, allt från stadig flygning till starka accelerationer nästan dubbelt så stor som tyngdkraften på jordens yta, inte har någon effekt på hoptrasslingens styrka.

► BibTeX-data

@article{Bittermann2024photonic, doi = {10.22331/q-2024-02-15-1256}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2024-02-15-1256}, title = {Photonic entanglement under en noll-g-flygning}, författare = {Bittermann, Julius Arthur och Bulla, Lukas och Ecker, Sebastian och Neumann, Sebastian Philipp och Fink, Matthias och Bohmann, Martin och Friis, Nicolai och Huber, Marcus och Ursin, Rupert}, tidskrift = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, utgivare = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volym = {8}, sidor = {1256 }, månad = feb, år = {2024} }

► Referenser

[1] Stuart J. Freedman och John F. Clauser, Experimentellt test av lokala dolda-variable teorier, Phys. Rev. Lett. 28, 938 (1972).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.28.938

[2] Alain Aspect, Philippe Grangier och Gérard Roger, Experimentella tester av realistiska lokala teorier via Bells teorem, Phys. Rev. Lett. 47, 460 (1981).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.47.460

[3] Alain Aspect, Philippe Grangier och Gérard Roger, Experimentell förverkligande av 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 och Gérard Roger, Experimentellt test av Bells ojämlikheter med tidsvarierande analysatorer, Phys. Rev. Lett. 49, 1804 (1982b).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.49.1804

[5] Gregor Weihs, Thomas Jennewein, Christoph Simon, Harald Weinfurter och Anton Zeilinger, Violation of Bell's Inequality under Strikt Einstein Locality Conditions, Phys. Rev. Lett. 81, 5039 (1998), arXiv:quant-ph/9810080.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.81.5039
arXiv: kvant-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 och SW Nam, Strong Loophole-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 och R. Hanson, Loophole-free Bell inequality violation using elektronspins separerade med 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, 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 och Anton Zeilinger, signifikant-loop-hålfritt test av Bells teorem med intrasslade foton, Phys. Pastor 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 och 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 och Jian-Wei Pan, Genuin 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 och 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 och Lloyd CL Hollenberg, Entanglement med hela enheter i en 65-Qubit supraledande kvantdator, 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 och 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 och Marcus Huber, Mätningar i två baser är tillräckliga för att certifiera högdimensionell intrassling, 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 och Gregory A. Howland, Quantifying entanglement in a 68-billion-dimensional quantum state space, 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 och 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 och 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, Yelena Guryanova, Rupert Ursin och Marcus Huber, Övervinner buller i störningsfördelning, 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 och 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 och Rupert Ursin, Experimentellt test av fotonisk intrassling i accelererade referensramar, 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 och Jian-Wei Pan, satellitbaserade intrasslingsfördelning över 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 och Jian-Wei Pan, Satellit-till-jord Entanglement-baserat kvantum Nyckeldistribution, 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 och 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, Femtio år av den dynamiska Casimir-effekten, Fysik 2, 67 (2020).
https:///doi.org/10.3390/physics2010007

[25] David Edward Bruschi, Ivette Fuentes och Jorma Louko, Voyage to Alpha Centauri: Entanglement degradation of cavity modes due to 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 och Jorma Louko, Skalära, spinor- och fotonfält under relativistisk kavitetsrörelse, Phys. Rev. D 88, 064028 (2013), arXiv:1307.1631.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.88.064028
arXiv: 1307.1631

[27] Paul M. Alsing och Ivette Fuentes, Observer dependent entanglement, Klass. Quantum Grav. 29, 224001 (2012), arXiv:1210.2223.
https://doi.org/10.1088/0264-9381/29/22/224001
arXiv: 1210.2223

[28] Nicolai Friis, Cavity mode entanglement in relativistic quantum information, Ph.D. avhandling, University of Nottingham (2013), arXiv:1311.3536.
arXiv: 1311.3536

[29] Christopher M. Wilson, Göran Johansson, Arsalan Pourkabirian, J. Robert Johansson, Timothy Duty, Franco Nori och Per Delsing, Observation of the dynamic 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 och Daniele Faccio, Avslöjande och döljande förveckling med icke-tröghetsrörelse, 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, Daniel Griffin, KL Griffin Oi och Alexander Ling, Entanglement demonstration ombord på en nano-satellit, Optica 7, 734 (2020), arXiv:2006.14430.
https: / / doi.org/ 10.1364 / OPTICA.387306
arXiv: 2006.14430

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

Citerad av

[1] Julius Arthur Bittermann, Matthias Fink, Marcus Huber och Rupert Ursin, "Icke-tröghetsrörelseberoende entangled Bell-state", arXiv: 2401.05186, (2024).

Ovanstående citat är från SAO / NASA ADS (senast uppdaterad framgångsrikt 2024-02-15 22:49:42). Listan kan vara ofullständig eftersom inte alla utgivare tillhandahåller lämpliga och fullständiga citatdata.

On Crossrefs citerade service Inga uppgifter om citerande verk hittades (sista försök 2024-02-15 22:49:40).

Detta papper publiceras i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) licens. Upphovsrätten kvarstår med de ursprungliga upphovsrättsinnehavarna som författarna eller deras institutioner.