การพัวพันของโฟโตนิกระหว่างการบินเป็นศูนย์กรัม

การพัวพันของโฟโตนิกระหว่างการบินเป็นศูนย์กรัม

จูเลียส อาเธอร์ บิตเตอร์มันน์1,2, ลูคัส บูลล่า1,3, เซบาสเตียน เอ็คเกอร์1,3, เซบาสเตียน ฟิลิปป์ นอยมันน์1,3, แมทเธียส ฟิงค์1,3, มาร์ติน โบห์มันน์1,3, นิโคไล ฟริส2,1, มาร์คัส ฮูเบอร์2,1และ รูเพิร์ต เออร์ซิน1,3

1สถาบัน Quantum Optics และข้อมูลควอนตัม – IQOQI Vienna, Austrian Academy of Sciences, Boltzmanngasse 3, 1090 เวียนนา, ออสเตรีย
2Atominstitut, Technische Universität Wien, Stadionallee 2, 1020 เวียนนา, ออสเตรีย
3ที่อยู่ปัจจุบัน: Quantum Technology Laboratories GmbH, Clemens-Holzmeister-Straße 6/6, 1100 Vienna, Austria

พบบทความนี้ที่น่าสนใจหรือต้องการหารือ? Scite หรือแสดงความคิดเห็นใน SciRate.

นามธรรม

เทคโนโลยีควอนตัมได้รับการพัฒนาจนถึงจุดที่เราสามารถทดสอบปรากฏการณ์ควอนตัมพื้นฐานภายใต้สภาวะที่รุนแรงได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความยุ่งเหยิงซึ่งเป็นรากฐานสำคัญของทฤษฎีข้อมูลควอนตัมสมัยใหม่สามารถสร้างขึ้นและตรวจสอบได้ในสภาพแวดล้อมที่ไม่พึงประสงค์ต่างๆ เราทำการทดสอบเหล่านี้เพิ่มเติม และใช้การทดลองเบลล์คุณภาพสูงในระหว่างการบินแบบพาราโบลา โดยเปลี่ยนจากสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำไปเป็นสภาวะแรงโน้มถ่วงสูงที่ 1.8 กรัม ในขณะที่สังเกตการละเมิดของเบลล์อย่างต่อเนื่อง ด้วยพารามิเตอร์ Bell-CHSH ระหว่าง $S=-2.6202$ และ $-2.7323$ ค่าเฉลี่ยของ $overline{S} = -2.680$ และค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานเฉลี่ยของ $overline{Delta S} = 0.014$ การละเมิดนี้ไม่ได้รับผลกระทบจากการเร่งความเร็วที่สม่ำเสมอและไม่สม่ำเสมอ การทดลองนี้แสดงให้เห็นถึงความเสถียรของแพลตฟอร์มการสื่อสารควอนตัมในปัจจุบันสำหรับการใช้งานในพื้นที่ และเพิ่มจุดอ้างอิงที่สำคัญสำหรับการทดสอบการทำงานร่วมกันของการเคลื่อนที่แบบไม่เฉื่อยและข้อมูลควอนตัม

การพัวพันเป็นรูปแบบหนึ่งของความสัมพันธ์ระหว่างระบบควอนตัมสองระบบ ในแง่หนึ่ง แข็งแกร่งกว่าหรือค่อนข้างจะมีความหลากหลายมากกว่าความสัมพันธ์แบบคลาสสิกรูปแบบใดๆ และถือเป็นหัวใจสำคัญของเทคโนโลยีควอนตัมสมัยใหม่ นอกจากนี้ คุณลักษณะควอนตัมนี้ยังสร้างความหายนะให้กับสัญชาตญาณของเราเกี่ยวกับสิ่งที่เรียกว่า "ความสมจริงในท้องถิ่น": แนวคิดที่ว่าการวัดวัตถุที่อยู่ห่างไกลมีความเป็นอิสระและสามารถดำเนินการ "เฉพาะที่" ได้ และผลลัพธ์ของพวกมันก็มี "ความจริง" โดยไม่ขึ้นอยู่กับการวัด ตัวมันเอง อันที่จริง การทดลองในยุค 70, 80 และ 90 ซึ่งเพิ่งได้รับการยอมรับจากรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปี 2022 แสดงให้เห็นอย่างประสบความสำเร็จว่าความพัวพันสามารถนำไปสู่การละเมิดสิ่งที่เรียกว่าความไม่เท่าเทียมกันของเบลล์ ซึ่งจะต้องได้รับการตอบสนองหากสามารถอธิบายธรรมชาติได้อย่างสมบูรณ์ ด้วยมุมมองความเป็นจริงในท้องถิ่น

เป็นเวลานานแล้วที่การสร้างและการตรวจสอบสิ่งกีดขวางนั้นถือเป็นความท้าทายทางเทคโนโลยี โดยมักจะอาศัยการตั้งค่าออพติคอลที่เปราะบางและถูกรบกวนได้ง่าย ในเวลาเดียวกัน ความพัวพันได้กลายเป็นหนึ่งในองค์ประกอบสำคัญของการสื่อสารควอนตัม และเป็นรากฐานสำคัญของเทคโนโลยีควอนตัมที่เพิ่งเกิดขึ้นใหม่ ที่นี่ เรานำเสนอการทดลองที่แสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยีสำหรับเทคโนโลยีควอนตัมแบบพัวพันมีมาไกลแค่ไหน และการตั้งค่าที่ยืดหยุ่นสามารถเผชิญกับสภาวะที่ไม่พึงประสงค์ได้อย่างไร: เราสร้างและติดตั้งการตั้งค่าสำหรับการทดสอบ Bell ในเครื่องบินเชิงพาณิชย์และตรวจวัดอย่างต่อเนื่อง การละเมิดความไม่เท่าเทียมกันของระฆังอย่างรุนแรงตลอดลำดับของการซ้อมรบการบินพาราโบลาหลายสิบครั้ง เราแสดงให้เห็นว่าแม้แต่การเปลี่ยนแปลงระหว่างระดับความเร่งที่แตกต่างกัน ตั้งแต่การบินคงที่ไปจนถึงความเร่งที่รุนแรงเกือบสองเท่าของแรงดึงดูดแรงโน้มถ่วงบนพื้นผิวโลก ก็ไม่มีผลกระทบต่อความแรงของการพัวพัน

► ข้อมูล BibTeX

► ข้อมูลอ้างอิง

[1] Stuart J. Freedman และ John F. Clauser การทดสอบการทดลองทฤษฎีตัวแปรซ่อนเร้นเฉพาะที่ ฟิสิกส์ สาธุคุณเลตต์. 28, 938 (1972)
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.28.938

[2] Alain Aspect, Philippe Grangier และ Gérard Roger การทดสอบเชิงทดลองของทฤษฎีท้องถิ่นที่สมจริงผ่านทฤษฎีบทของ Bell, Phys สาธุคุณเลตต์. 47, 460 (1981)
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.47.460

[3] Alain Aspect, Philippe Grangier และ Gérard Roger, การรับรู้การทดลองของ Einstein-Podolsky-Rosen-Bohm Gedankenexperiment: การละเมิดความไม่เท่าเทียมของ Bell ใหม่, Phys สาธุคุณเลตต์. 49, 91 (1982a)
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.49.91

[4] Alain Aspect, Jean Dalibard และ Gérard Roger การทดสอบเชิงทดลองเกี่ยวกับความไม่เท่าเทียมกันของ Bell โดยใช้เครื่องวิเคราะห์ที่แปรผันตามเวลา Phys สาธุคุณเลตต์. 49, 1804 (1982b)
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.49.1804

[5] Gregor Weihs, Thomas Jennewein, Christoph Simon, Harald Weinfurter และ Anton Zeilinger การละเมิดความไม่เท่าเทียมกันของ Bell ภายใต้เงื่อนไขท้องถิ่นที่เข้มงวดของ Einstein, Phys สาธุคุณเลตต์. 81, 5039 (1998), arXiv:quant-ph/9810080
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.81.5039
arXiv:ปริมาณ-ph/9810080

[6] LK Shalm, E. Meyer-Scott, บีจี คริสเตนเซ่น, P. Bierhorst, MA Wayne, MJ Stevens, T. Gerrits, S. Glancy, DR Hamel, MS Allman, KJ Coakley, SD Dyer, C. Hodge, AE Lita, VB เวอร์มา, ซี. แลมบรอคโค, อี. ตอร์โตริซี, อัล มิกดัล, วาย. จาง, ดร. คูมอร์, WH ฟาร์, เอฟ. มาร์ซิลี, MD Shaw, JA Stern, C. Abellán, W. Amaya, V. Pruneri, โธมัส เจนเนวีน, MW Mitchell , Paul G. Kwiat, JC Bienfang, RP Mirin, E. Knill และ SW Nam, การทดสอบความสมจริงของท้องถิ่นแบบไร้ช่องโหว่ที่แข็งแกร่ง, Phys. สาธุคุณเลตต์. 115, 250402 (2015), arXiv:1511.03189.
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.115.250402
arXiv: 1511.03189

[7] บี. เฮนเซ่น, เอช. เบอร์เนียน, เออี เดรโอ, เอ. ไรเซอร์, เอ็น. คาลบ์, เอ็มเอส บล็อค, เจ. รุยเทนแบร์ก, RFL แวร์เมอเลน, RN Schouten, ซี. อเบลลัน, ดับเบิลยู. อมายา, วี. พรูเนรี, เอ็มดับเบิลยู มิทเชลล์, เอ็ม. มาร์คัม , DJ Twitchen, D. Elkouss, S. Wehner, TH Taminiau และ R. Hanson, การละเมิดความไม่เท่าเทียมกันของ Bell ที่ปราศจากช่องโหว่โดยใช้การหมุนของอิเล็กตรอนแยกกัน 1.3 กิโลเมตร, 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 และ Anton Zeilinger การทดสอบทฤษฎีบทของ Bell ที่มีโฟตอนพันกันยุ่งเหยิงอย่างมีนัยสำคัญ Phys. รายได้ 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 และ Ben Lanyon, การสังเกตสถานะที่พันกันของระบบ 20-Qubit ที่ควบคุมอย่างเต็มที่, Phys . รายได้ 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 และ Jian-Wei Pan, สิ่งกีดขวาง 12-Qubit ของแท้บนโปรเซสเซอร์ควอนตัมตัวนำยิ่งยวด, Phys. รายได้เลตต์ 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 และ 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 และ Lloyd CL Hollenberg การพัวพันทั้งอุปกรณ์ในคอมพิวเตอร์ควอนตัมตัวนำยิ่งยวด 65-Qubit, Adv. ควอนตัมเทคโน 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, ไน- Le Liu, Chao-Yang Lu และ Jian-Wei Pan, 18-Qubit Entanglement with Six Photons' Three Degrees of Freedom, Phys. รายได้เลตต์ 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 และ Marcus Huber การวัดในสองฐานเพียงพอสำหรับการรับรองสิ่งกีดขวางมิติสูง Nat สรีรวิทยา 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 และ Gregory A. Howland, Quantifying entanglement ในอวกาศสถานะควอนตัม 68 พันล้านมิติ, Nat ชุมชน 10 ต.ค. 2785 (2019) arXiv:1804.04515
https://doi.org/10.1038/​s41467-019-10810-z
arXiv: 1804.04515

[16] Natalia Herrera Valencia, Vatshal Srivstav, Matej Pivoluska, Marcus Huber, Nicolai Friis, Will McCutcheon และ Mehul Malik, การพัวพันพิกเซลสูง: การสร้างและการรับรองอย่างมีประสิทธิภาพ, 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 และ Marcus Huber, การรับรองความยุ่งเหยิงจากทฤษฎีสู่การทดลอง, Nat. รายได้ พล. 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 และ Marcus Huber, การเอาชนะเสียงรบกวนในการกระจายสิ่งกีดขวาง, Phys. รายได้ 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 และ Richard A. Holt การทดลองที่เสนอเพื่อทดสอบทฤษฎีตัวแปรที่ซ่อนอยู่ในท้องถิ่น ฟิสิกส์ สาธุคุณเลตต์. 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 และ Rupert Ursin การทดสอบเชิงทดลองของการพัวพันโทนิคในกรอบอ้างอิงแบบเร่งความเร็ว Nat ชุมชน 8, 1 (2017), arXiv:1608.02473.
https://doi.org/10.1038/​ncomms15304
arXiv: 1608.02473

[21] ฮวน หยิน, หยวน เฉา, หยู-ห้วยหลี่, เซิงไค เหลียว, เหลียง จาง, จี้กังเหริน, เหวินฉีไฉ่, เว่ยเยว่หลิว, ป๋อลี่, ฮุยไต้, กวงปิงลี่, ชี่หมิงหลู่, หยุน-หงกง, หยูซู, ชวง-ลินลี่, เฟิง-จือหลี่, ยาหยุนหยิน, ซีชิงเจียง, หมิงหลี่, เจี้ยน-จุนเจีย, เกอเหริน, ตงเหอ, ยี่-ลินโจว, เซียวเซียง 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 และ Jian-Wei Pan จากดาวเทียม การกระจายตัวพัวพันในระยะทางกว่า 1200 กิโลเมตร, วิทยาศาสตร์ 356, 1140 (2017a), arXiv:1707.01339
https://doi.org/10.1126/​science.aan3211
arXiv: 1707.01339

[22] ฮวน หยิน, หยวน เฉา, หยู-หวย ลี่, จี-กัง เหริน, เซิง-ไค เหลียว, เหลียง จาง, เหวิน-ฉี ไฉ, เว่ย-เยว่ หลิว, ป๋อ ลี่, ฮุย ไต้, หมิง ลี่, ยง-เหมย ฮวง, เล่ย เติ้ง , Li Li, Qiang Zhang, Nai-Le Liu, Yu-Ao Chen, Chao-Yang Lu, Rong Shu, Cheng-Zhi Peng, Jian-Yu Wang และ Jian-Wei Pan ควอนตัมที่อิงจากดาวเทียมสู่พื้นดิน การกระจายคีย์, ฟิสิกส์ สาธุคุณเลตต์. 119, 200501 (2017b)
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.119.200501

[23] Sara Restuccia, Marko Toroš, Graham M. Gibson, Hendrik Ulbricht, Daniele Faccio และ Miles J. Padgett, Photon Bunching ในกรอบอ้างอิงแบบหมุนได้, Phys. สาธุคุณเลตต์. 123, 110401 (2019), arXiv:1906.03400.
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.123.110401
arXiv: 1906.03400

[24] Viktor Dodonov ห้าสิบปีของเอฟเฟกต์ไดนามิกคาซิเมียร์ ฟิสิกส์ 2, 67 (2020)
https://doi.org/10.3390/​physics2010007

[25] David Edward Bruschi, Ivette Fuentes และ Jorma Louko การเดินทางสู่ Alpha Centauri: ความเสื่อมโทรมของโหมดช่องพัวพันเนื่องจากการเคลื่อนไหว Phys รายได้ 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 และ Jorma Louko, สเกลาร์, สปินเนอร์ และโฟตอนภายใต้การเคลื่อนที่ของโพรงสัมพัทธภาพ, ฟิสิกส์ รายได้ D 88, 064028 (2013), arXiv:1307.1631.
https://doi.org/10.1103/​PhysRevD.88.064028
arXiv: 1307.1631

[27] Paul M. Alsing และ Ivette Fuentes ผู้สังเกตการณ์พัวพันกับสิ่งกีดขวาง คลาส ควอนตัมกราฟ 29, 224001 (2012), arXiv:1210.2223
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0264-9381/​29/​22/​224001
arXiv: 1210.2223

[28] Nicolai Friis ความยุ่งเหยิงของโหมด Cavity ในข้อมูลควอนตัมเชิงสัมพันธ์, Ph.D. วิทยานิพนธ์, มหาวิทยาลัยนอตติงแฮม (2013), arXiv:1311.3536
arXiv: 1311.3536

[29] Christopher M. Wilson, Göran Johansson, Arsalan Pourkabirian, J. Robert Johansson, Timothy Duty, Franco Nori และ Per Delsing การสังเกตผลของ Casimir แบบไดนามิกในวงจรตัวนำยิ่งยวด ธรรมชาติ 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 และ Daniele Faccio, เปิดเผยและปกปิดความพัวพันกับการเคลื่อนไหวที่ไม่เฉื่อย, Phys. รายได้ A 101, 043837 (2020), arXiv:1911.06007.
https://doi.org/10.1103/​PhysRevA.101.043837
arXiv: 1911.06007

[31] ไอตอร์ วิลลาร์, อเล็กซานเดอร์ ลอห์มานน์, ซูเหลียง ไป่, ทอม เวอร์กูสเซ่น, โรเบิร์ต เบดิงตัน, ชิธราภานู เปรุมังกัตต์, ห้วย หญิง ลิม, ตันวิรุล อิสลาม, อาเยชา รีซวานา, จงคาน ถัง, ราคิธา จันดราเซการา, ซูบาส ซาชิดานันดา, คาดีร์ ดูรัค, คริสตอฟ เอฟ. ไวลด์ฟิวเออร์, ดักลาส กริฟฟิน, แดเนียล เคแอล Oi และ Alexander Ling การสาธิตการพัวพันบนดาวเทียมนาโน Optica 7, 734 (2020), arXiv:2006.14430
https://doi.org/10.1364/​OPTICA.387306
arXiv: 2006.14430

[32] John W. Pratt และ Jean D. Gibbons, การทดสอบสองตัวอย่างของ Kolmogorov-Smirnov ในแนวคิดของทฤษฎีแบบไม่อิงพารามิเตอร์ Springer Series ในสถิติ (Springer, New York, NY, USA, 1981) บทที่ 7, หน้า 318–344.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-1-4612-5931-2_7

อ้างโดย

[1] Julius Arthur Bittermann, Matthias Fink, Marcus Huber และ Rupert Ursin, “การเคลื่อนที่แบบไม่เฉื่อยขึ้นอยู่กับสภาวะเบลล์ที่พันกัน”, arXiv: 2401.05186, (2024).

การอ้างอิงข้างต้นมาจาก are อบต./นาซ่าโฆษณา (ปรับปรุงล่าสุดสำเร็จ 2024-02-15 22:49:42 น.) รายการอาจไม่สมบูรณ์เนื่องจากผู้จัดพิมพ์บางรายไม่ได้ให้ข้อมูลอ้างอิงที่เหมาะสมและครบถ้วน

On บริการอ้างอิงของ Crossref ไม่พบข้อมูลอ้างอิงงาน (ความพยายามครั้งสุดท้าย 2024-02-15 22:49:40)

ประทับเวลา:

เพิ่มเติมจาก วารสารควอนตัม