Фотонне заплутування під час нульового польоту

Фотонне заплутування під час нульового польоту

Мітка часу: 15 лютого 2024 5:46

Юліус Артур Біттерман1,2, Лукас Булла1,3, Себастьян Екер1,3, Себастьян Філіп Нойман1,3, Матіас Фінк1,3, Мартін Боман1,3, Ніколай Фрііс2,1, Маркус Хубер2,1 та Руперт Урсін1,3

1Інститут квантової оптики та квантової інформації – IQOQI Vienna, Австрійська академія наук, Boltzmanngasse 3, 1090 Відень, Австрія
2Atominstitut, Technische Universität Wien, Stadionallee 2, 1020 Vienna, Austria
3поточна адреса: Quantum Technology Laboratories GmbH, Clemens-Holzmeister-Straße 6/6, 1100 Vienna, Austria

Вам цей документ цікавий чи ви хочете обговорити? Скайте або залиште коментар на SciRate.

абстрактний

Квантові технології досягли такого рівня, що ми можемо перевіряти фундаментальні квантові явища в екстремальних умовах. Зокрема, заплутаність, наріжний камінь сучасної квантової теорії інформації, може бути надійно створена та перевірена в різних несприятливих середовищах. Ми продовжуємо ці тести та реалізуємо високоякісний експеримент Белла під час параболічного польоту, переходячи від мікрогравітації до гіпергравітації 1.8 g, постійно спостерігаючи за порушенням Белла, з параметрами Bell-CHSH від $S=-2.6202$ до $-2.7323$, середнє значення $overline{S} = -2.680$, а середнє стандартне відхилення $overline{Delta S} = 0.014$. На це порушення не впливає як рівномірне, так і нерівномірне прискорення. Цей експеримент демонструє стабільність сучасних квантових комунікаційних платформ для космічних додатків і додає важливу точку відліку для перевірки взаємодії неінерційного руху та квантової інформації.

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

Рекомендоване зображення: установка, встановлена ​​в літаку.

Популярне резюме

Заплутаність — це форма кореляції між двома квантовими системами, яка в певному сенсі є сильнішою, а точніше, більш універсальною, ніж будь-яка форма класичної кореляції, і яка лежить в основі сучасних квантових технологій. Крім того, ця квантова особливість завдає шкоди нашій інтуїції щодо того, що називається «локальним реалізмом»: уявлення про те, що вимірювання віддалених об’єктів є незалежними і тому можуть виконуватися «локально», і що їхні результати мають «реальність» незалежно від вимірювання. себе. Дійсно, експерименти в 70-х, 80-х і 90-х роках, нещодавно визнаних Нобелівською премією з фізики 2022 року, успішно продемонстрували, що заплутаність може призводити до порушення так званих нерівностей Белла, які повинні бути задоволені, якщо природа може бути повністю описана з локально-реалістичним поглядом.

Довгий час створення та перевірка заплутаності все ж вважалося технологічно складною справою, яка часто покладалася на тендітні оптичні установки, які легко порушити. У той же час заплутаність стала одним із центральних компонентів квантової комунікації та є наріжним каменем багатьох квантових технологій, що зароджуються. Тут ми представляємо експеримент, який демонструє, наскільки далеко просунулися технології квантових технологій на основі заплутаності та наскільки стійкими можуть бути установки в несприятливих умовах: ми створили та встановили установку для випробувань Белла на комерційному літаку та постійно вимірювали сильні порушення нерівності Белла протягом послідовності кількох десятків параболічних маневрів польоту. Ми показуємо, що навіть ці переходи між різними рівнями прискорення, починаючи від стабільного польоту до сильного прискорення, яке майже вдвічі перевищує гравітаційне тяжіння на поверхні Землі, не впливають на силу заплутування.

► Дані BibTeX

► Список літератури

[1] Стюарт Дж. Фрідман і Джон Ф. Клаузер, Експериментальна перевірка теорій локальних прихованих змінних, Phys. Преподобний Летт. 28, 938 (1972).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.28.938

[2] Ален Аспект, Філіп Гранжє та Жерар Роже, Експериментальні перевірки реалістичних локальних теорій за допомогою теореми Белла, Phys. Преподобний Летт. 47, 460 (1981).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.47.460

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

[4] Ален Аспект, Жан Далібар і Жерар Роже, Експериментальна перевірка нерівностей Белла з використанням змінних у часі аналізаторів, Phys. Преподобний Летт. 49, 1804 (1982b).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.49.1804

[5] Грегор Вейхс, Томас Єнневайн, Крістоф Саймон, Харальд Вайнфуртер і Антон Зейлінгер, Порушення нерівності Белла в умовах суворої локальності Ейнштейна, Phys. Преподобний Летт. 81, 5039 (1998), arXiv:quant-ph/​9810080.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.81.5039
arXiv: quant-ph / 9810080

[6] Л. К. Шалм, Е. Мейер-Скотт, Б. Г. Крістенсен, П. Бірхорст, М. А. Уейн, М. Дж. Стівенс, Т. Геррітс, С. Гленсі, Д. Р. Хамел, М. С. Оллман, К. Дж. Коклі, С. Д. Дайер, К. Ходж, А. Е. Літа, В. Б. Верма, К. Ламброкко, Е. Торторичі, А. Л. Мігдалл, Ю. Чжан, Д. Р. Кумор, В. Х. Фарр, Ф. Марсілі, М. Д. Шоу, Д. А. Стерн, К. Абеллан, В. Амайя, В. Прунері, Томас Дженневейн, М. В. Мітчелл , Paul G. Kwiat, JC Bienfang, RP Mirin, E. Knill, and SW Nam, Strong Loophole-Free Test of Local Realism, Phys. Преподобний Летт. 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, and R. Hanson, Loophole-free Bell inequality порушення з використанням спінів електронів, розділених 1.3 кілометрами, Nature 526, 682 (2015), arXiv:1508.05949.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature15759
arXiv: 1508.05949

[8] Марісса Джустіна, Марійн А.М. Верстіг, Сорен Венгеровскі, Йоханнес Гандштайнер, Армін Хохрайнер, Кевін Фелан, Фабіан Штайнлехнер, Йоганнес Кофлер, Ян-Оке Ларссон, Карлос Абеллан, Вальдімар Амайя, Валеріо Прунері, Морган В. Мітчелл, Йорн Бейєр, Томас Геррітс, Адріана Е. Літа, Лінден К. Шалм, Сае Ву Нам, Томас Шайдл, Руперт Урсін, Бернхард Віттман і Антон Цайлінгер, Перевірка теореми Белла без значних лазівок із заплутаними фотонами, Phys. Преподобний Летт. 115, 250401 (2015), arXiv:1511.03190.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.250401
arXiv: 1511.03190

[9] Ніколай Фрііс, Олівер Марті, Крістін Майєр, Корнеліус Гемпель, Мілан Хольцапфель, Петар Юрцевіч, Мартін Б. Пленіо, Маркус Губер, Крістіан Рус, Райнер Блатт і Бен Ланьйон, Спостереження заплутаних станів повністю контрольованої 20-кубітної системи, Phys. . Rev. X 8, 021012 (2018), arXiv:1711.11092.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.021012
arXiv: 1711.11092

[10] Мін Гун, Мін Чен Чен, Яруй Чжен, Шию Ван, Чень Чжа, Хуей Ден, Чжигуан Янь, Хао Жун, Юлінь Ву, Шаовей Лі, Фушен Чен, Ювей Чжао, Футянь Лян, Цзінь Лін, Ю Сюй, Чен Го, Ліхуа Сун, Ентоні Д. Кастеллано, Хаохуа Ван, Ченгжі Пен, Чао-Ян Лу, Сяобо Чжу та Цзянь-Вей Пан, Справжня 12-кубітна заплутаність на суперпровідному квантовому процесорі, Phys. Преподобний Летт. 122, 110501 (2019), arXiv:1811.02292.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.110501
arXiv: 1811.02292

[11] Іван Погорєлов, Томас Фельдкер, Крістіан Д. Марчиняк, Георг Якоб, Верена Подлеснік, Майкл Мет, Влад Негневіцький, Мартін Стадлер, Кирило Лахманський, Райнер Блатт, Філіп Шиндлер і Томас Монц, компактний демонстратор квантових обчислень із іонною пасткою, PRX Quantum 2 , 020343 (2021), arXiv:2101.11390.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.020343
arXiv: 2101.11390

[12] Гері Дж. Муні, Грегорі А. Л. Уайт, Чарльз Д. Хілл і Ллойд К. Л. Холленберг, Сплутаність усього пристрою в 65-кубітному надпровідному квантовому комп’ютері, Adv. Квантова технологія. 4, 2100061 (2021), arXiv: 2102.11521.
https://​/​doi.org/​10.1002/​qute.202100061
arXiv: 2102.11521

[13] Сі-Лінь Ван, І-Хань Луо, Хе-Лян Хуан, Мін-Чен Чен, Зу-Ен Су, Чан Лю, Чао Чен, Вей Лі, Ю-Цян Фанг, Сяо Цзян, Цзюнь Чжан, Лі Лі, Най- Le Liu, Chao-Yang Lu і Jian-Wei Pan, 18-Qubit Entanglement with Six Photons' Three Degrees of Freedom, Phys. Преподобний Летт. 120, 260502 (2018), arXiv:1801.04043.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.260502
arXiv: 1801.04043

[14] Джессіка Бавареско, Наталія Еррера Валенсія, Клод Клокль, Матей Піволуска, Пол Еркер, Ніколай Фрііс, Мехул Малік і Маркус Хубер, Вимірювання за двома базами достатні для сертифікації високовимірного заплутування, Нац. фіз. 14, 1032 (2018), arXiv:1709.07344.
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41567-018-0203-z
arXiv: 1709.07344

[15] Джеймс Шнілох, Крістофер С. Тісон, Майкл Л. Фанто, Пол М. Алсінг і Грегорі А. Хауленд, Кількісна оцінка заплутаності в 68-мільярдному квантовому просторі станів, Nat. Комун. 10, 2785 (2019), arXiv:1804.04515.
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41467-019-10810-z
arXiv: 1804.04515

[16] Наталія Еррера Валенсія, Ватшал Шрівастав, Матей Піволуска, Маркус Губер, Ніколай Фрііс, Вілл МакКатчеон і Мехул Малік, Заплутування високовимірних пікселів: ефективна генерація та сертифікація, Quantum 4, 376 (2020), arXiv:2004.04994.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-12-24-376
arXiv: 2004.04994

[17] Ніколай Фрііс, Джузеппе Вітальяно, Мехул Малік і Маркус Хубер, Сертифікація заплутаності від теорії до експерименту, Nat. Rev. Phys. 1, 72 (2019), arXiv:1906.10929.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s42254-018-0003-5
arXiv: 1906.10929

[18] Себастьян Екер, Фредерік Бушар, Лукас Булла, Флоріан Брандт, Оскар Кохаут, Фабіан Штайнлехнер, Роберт Фіклер, Мехул Малік, Єлена Гурьянова, Руперт Урсін і Маркус Хубер, Подолання шуму в розподілі заплутаності, Phys. Ред. X 9, 041042 (2019), arXiv:1904.01552.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.9.041042
arXiv: 1904.01552

[19] Джон Ф. Клаузер, Майкл А. Хорн, Ебнер Шімоні та Річард А. Холт, Пропонований експеримент для перевірки теорій локальних прихованих змінних, Phys. Преподобний Летт. 23, 880 (1969).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.23.880

[20] Маттіас Фінк, Ана Родрігес-Арамендіа, Йоганнес Гандштайнер, Абдул Зіаркаш, Фабіан Штайнлехнер, Томас Шайдл, Іветта Фуентес, Жак Пієнар, Тімоті Ральф і Руперт Урсін, Експериментальний тест фотонного заплутування в прискорених системах відліку, Нац. Комун. 8, 1 (2017), arXiv:1608.02473.
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms15304
arXiv: 1608.02473

[21] Хуань Інь, Юань Цао, Ю-Хуай Лі, Шен-Кай Ляо, Лян Чжан, Цзі-Ган Рен, Вень-Ці Цай, Вей-Юе Лю, Бо Лі, Хуей Дай, Гуан-Бін Лі, Ци-Мінг Лу, Юнь-Хун Гун, Ю Сюй, Шуан-Лінь Лі, Фен-Чжи Лі, Я-Юнь Інь, Цзи-Цін Цзян, Мін Лі, Цзянь-Цзюнь Цзя, Ге Рень, Дун Хе, І-Лінь Чжоу, Сяо-Сян Чжан, На Ван, Сян Чан, Чжень-Цай Чжу, Най-Ле Лю, Ю-Ао Чен, Чао-Ян Лу, Жун Шу, Чен-Жі Пен, Цзянь-Ю Ван і Цзянь-Вей Пан, супутникове розподіл заплутаності на відстані 1200 кілометрів, Science 356, 1140 (2017a), arXiv:1707.01339.
https://​/​doi.org/​10.1126/​science.aan3211
arXiv: 1707.01339

[22] Хуань Інь, Юань Цао, Ю-Хуай Лі, Цзі-Ган Рен, Шен-Кай Ляо, Лян Чжан, Вень-Ці Цай, Вей-Юе Лю, Бо Лі, Хуей Дай, Мін Лі, Юн-Мей Хуан, Лей Ден , Лі Лі, Цян Чжан, Най-Ле Лю, Ю-Ао Чен, Чао-Ян Лу, Ронг Шу, Чен-Жі Пен, Цзянь-Ю Ван і Цзянь-Вей Пан, Quantum супутниково-земляного заплутування Ключовий розподіл, Phys. Преподобний Летт. 119, 200501 (2017b).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.119.200501

[23] Сара Рестучча, Марко Торош, Грем М. Гібсон, Хендрік Ульбріхт, Даніеле Фаччіо та Майлз Дж. Паджетт, Групування фотонів у обертовій системі відліку, Phys. Преподобний Летт. 123, 110401 (2019), arXiv:1906.03400.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.110401
arXiv: 1906.03400

[24] Віктор Додонов, П’ятдесят років динамічного ефекту Казимира, Фізика 2, 67 (2020).
https://​/​doi.org/​10.3390/​physics2010007

[25] Девід Едвард Брускі, Іветт Фуентес і Йорма Луко, «Подорож до Альфи Центавра: деградація заплутаності режимів порожнини через рух», Phys. Rev. D 85, 061701(R) (2012), arXiv:1105.1875.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.85.061701
arXiv: 1105.1875

[26] Ніколай Фрііс, Ентоні Р. Лі та Йорма Луко, Скалярні, спінорні та фотонні поля під час руху релятивістської порожнини, Phys. Rev. D 88, 064028 (2013), arXiv:1307.1631.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.88.064028
arXiv: 1307.1631

[27] Пол М. Алсінг та Іветта Фуентес, Залежне заплутування від спостерігача, Клас. Квантова гравітація. 29, 224001 (2012), arXiv:1210.2223.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0264-9381/​29/​22/​224001
arXiv: 1210.2223

[28] Ніколай Фрііс, заплутаність резонаторних мод у релятивістській квантовій інформації, Ph.D. дисертація, Ноттінгемський університет (2013), arXiv:1311.3536.
arXiv: 1311.3536

[29] Крістофер М. Вілсон, Йоран Йоганссон, Арсалан Пуркабірян, Дж. Роберт Йоганссон, Тімоті Дьюті, Франко Норі та Пер Делсінг, Спостереження динамічного ефекту Казимира в надпровідному ланцюзі, Nature 479, 376 (2011), arXiv:1105.4714.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature10561
arXiv: 1105.4714

[30] Марко Торош, Сара Рестуччіа, Грем М. Гібсон, Меріон Кромб, Хендрік Ульбріхт, Майлз Педжетт і Даніеле Фаччіо, Виявлення та приховування заплутаності з неінерційним рухом, Phys. Rev. A 101, 043837 (2020), arXiv:1911.06007.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.043837
arXiv: 1911.06007

[31] Айтор Віллар, Олександр Лорманн, Сюеліанг Бай, Том Вергуссен, Роберт Бедінгтон, Чітрабхану Перумангатт, Хуай Ін Лім, Танвірул Іслам, Айєша Резвана, Чжункан Танг, Рахіта Чандрасекара, Субаш Сачідананда, Кадір Дурак, Крістоф Ф. Уайлдфейер, Дуглас Гріффін, Деніел К.Л. Ой та Олександр Лінг, Демонстрація заплутування на борту наносупутника, Optica 7, 734 (2020), arXiv:2006.14430.
https: / / doi.org/ 10.1364 / OPTICA.387306
arXiv: 2006.14430

[32] Джон У. Пратт і Джин Д. Гіббонс, Двовибіркові тести Колмогорова-Смирнова, у Концепціях непараметричної теорії. Springer Series in Statistics (Спрінгер, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, 1981) Розд. 7, стор. 318–344.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-1-4612-5931-2_7

Цитується

[1] Джуліус Артур Біттерманн, Матіас Фінк, Маркус Хубер і Руперт Урсін, «Заплутаний стан Белла, що не залежить від інерційного руху», arXiv: 2401.05186, (2024).

Вищезазначені цитати від SAO / NASA ADS (останнє оновлення успішно 2024-02-15 22:49:42). Список може бути неповним, оскільки не всі видавці надають відповідні та повні дані про цитування.

On Служба, на яку посилається Crossref даних про цитування робіт не знайдено (остання спроба 2024-02-15 22:49:40).

Ця стаття опублікована в Quantum під Creative Commons Attribution 4.0 International (CC на 4.0) ліцензія. Авторське право залишається за оригінальними власниками авторських прав, такими як автори або їх установи.

Часова мітка:

Більше від Квантовий журнал