Sự vướng víu quang tử trong chuyến bay không trọng lực

Sự vướng víu quang tử trong chuyến bay không trọng lực

Dấu thời gian: ngày 15 tháng 2024 năm 5 46:XNUMX sáng

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

1Viện Quang học Lượng tử và Thông tin Lượng tử - IQOQI Vienna, Viện Hàn lâm Khoa học Áo, Boltzmanngasse 3, 1090 Vienna, Áo
2Atominstitut, Technische Universität Wien, Stadionallee 2, 1020 Vienna, Áo
3địa chỉ hiện tại: Phòng thí nghiệm công nghệ lượng tử GmbH, Clemens-Holzmeister-Straße 6/6, 1100 Vienna, Áo

Tìm bài báo này thú vị hay muốn thảo luận? Scite hoặc để lại nhận xét về SciRate.

Tóm tắt

Công nghệ lượng tử đã phát triển đến mức chúng ta có thể kiểm tra các hiện tượng lượng tử cơ bản trong những điều kiện khắc nghiệt. Cụ thể, sự vướng víu, nền tảng của lý thuyết thông tin lượng tử hiện đại, có thể được tạo ra và xác minh một cách chắc chắn trong nhiều môi trường bất lợi khác nhau. Chúng tôi tiến hành các thử nghiệm này sâu hơn và triển khai thí nghiệm Bell chất lượng cao trong chuyến bay parabol, chuyển từ vi trọng lực sang siêu trọng lực 1.8 g trong khi liên tục quan sát vi phạm Bell, với các thông số Bell-CHSH trong khoảng $S=-2.6202$ và $-2.7323$, trung bình của $overline{S} = -2.680$ và độ lệch chuẩn trung bình của $overline{Delta S} = 0.014$. Vi phạm này không bị ảnh hưởng bởi cả gia tốc đồng đều và không đồng đều. Thí nghiệm này chứng minh tính ổn định của các nền tảng truyền thông lượng tử hiện tại dành cho các ứng dụng trong không gian và bổ sung thêm một điểm tham chiếu quan trọng để kiểm tra sự tương tác giữa chuyển động không quán tính và thông tin lượng tử.

Sự vướng víu quang tử trong chuyến bay không trọng lượng PlatoBlockchain Data Intelligence. Tìm kiếm dọc. Ái.

Hình ảnh nổi bật: Thiết lập được lắp đặt trên máy bay.

Tóm tắt phổ biến

Sự vướng víu là một dạng tương quan giữa hai hệ lượng tử, theo một nghĩa nào đó, mạnh hơn, hay nói đúng hơn là linh hoạt hơn bất kỳ dạng tương quan cổ điển nào và là trung tâm của công nghệ lượng tử hiện đại. Hơn nữa, đặc điểm lượng tử này tàn phá trực giác của chúng ta về cái được gọi là “chủ nghĩa hiện thực cục bộ”: quan điểm cho rằng các phép đo đối với các vật thể ở xa là độc lập và do đó có thể được thực hiện “cục bộ” và kết quả của chúng có “thực tế” độc lập với phép đo chính nó. Thật vậy, các thí nghiệm trong thập niên 70, 80 và 90, gần đây được công nhận bởi Giải Nobel Vật lý năm 2022, đã chứng minh thành công rằng sự vướng víu có thể dẫn đến sự vi phạm cái gọi là bất đẳng thức Bell, mà lẽ ra phải được thỏa mãn nếu thiên nhiên có thể được mô tả đầy đủ. với cái nhìn hiện thực địa phương.

Tuy nhiên, trong một thời gian dài, việc tạo ra và xác minh sự vướng víu được coi là thách thức về mặt công nghệ, thường dựa vào các cơ cấu quang học mỏng manh và dễ bị nhiễu loạn. Đồng thời, sự vướng víu đã nổi lên như một trong những thành phần trung tâm của truyền thông lượng tử và tạo thành nền tảng của nhiều công nghệ lượng tử non trẻ. Ở đây, chúng tôi trình bày một thí nghiệm cho thấy công nghệ dành cho các công nghệ lượng tử dựa trên sự vướng víu đã phát triển đến mức nào và các thiết lập có khả năng phục hồi như thế nào khi đối mặt với các điều kiện bất lợi: chúng tôi đã xây dựng và lắp đặt một thiết lập cho các thử nghiệm Bell vào máy bay thương mại và đo liên tục những vi phạm nghiêm trọng về bất đẳng thức Bell trong một chuỗi hàng chục thao tác bay hình parabol. Chúng tôi chứng tỏ rằng ngay cả những sự chuyển đổi giữa các mức gia tốc khác nhau, từ bay ổn định đến gia tốc mạnh gần gấp đôi lực hấp dẫn trên bề mặt Trái đất, đều không ảnh hưởng đến cường độ của sự vướng víu.

► Dữ liệu BibTeX

► Tài liệu tham khảo

[1] Stuart J. Freedman và John F. Clauser, Thử nghiệm thực nghiệm các lý thuyết biến ẩn cục bộ, Phys. Linh mục Lett. 28, 938 (1972).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.28.938

[2] Alain Aspect, Philippe Grangier và Gérard Roger, Kiểm tra thực nghiệm các lý thuyết địa phương thực tế thông qua Định lý Bell, Vật lý. Linh mục Lett. 47, 460 (1981).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.47.460

[3] Alain Aspect, Philippe Grangier và Gérard Roger, Thực nghiệm thực nghiệm về thí nghiệm Einstein-Podolsky-Rosen-Bohm Gedanken: Một vi phạm mới về sự bất bình đẳng của Bell, Phys. Linh mục Lett. 49, 91 (1982a).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.49.91

[4] Alain Aspect, Jean Dalibard, và Gérard Roger, Thử nghiệm thực nghiệm các bất đẳng thức Bell bằng máy phân tích biến thiên theo thời gian, Phys. Linh mục Lett. 49, 1804 (1982b).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.49.1804

[5] Gregor Weihs, Thomas Jennewein, Christoph Simon, Harald Weinfurter, và Anton Zeilinger, Vi phạm sự bất bình đẳng của Bell trong điều kiện địa phương nghiêm ngặt của Einstein, Phys. Linh mục 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, và SW Nam, Bài kiểm tra không có kẽ hở mạnh mẽ về chủ nghĩa hiện thực địa phương, Phys. Linh mục 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 và R. Hanson, Vi phạm bất đẳng thức Loophole-free Bell sử dụng các spin electron cách nhau 1.3 km, Nature 526, 682 (2015), arXiv:1508.05949.
https: / / doi.org/ 10.1038 / thiên nhiên15759
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 và Anton Zeilinger, Thử nghiệm không có lỗ hổng đáng kể về Định lý Bell với các Photon vướng víu, Phys. Linh mục 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 và Ben Lanyon, Quan sát các trạng thái vướng víu của hệ thống 20 qubit được kiểm soát hoàn toàn, 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 và Jian-Wei Pan, Sự vướng víu 12-Qubit chính hãng trên Bộ xử lý lượng tử siêu dẫn, Phys. Linh mục 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 và Thomas Monz, Trình diễn tính toán lượng tử bẫy ion nhỏ gọn, PRX Quantum 2 , 020343 (2021), arXiv:2101.11390.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.020343
arXiv: 2101.11390

[12] Gary J. Mooney, Gregory A. L. White, Charles D. Hill và Lloyd C. L. Hollenberg, Sự vướng víu của toàn bộ thiết bị trong Máy tính lượng tử siêu dẫn 65 Qubit, Adv. Công nghệ lượng tử. 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 và Jian-Wei Pan, Sự vướng víu 18-Qubit với ba bậc tự do của sáu photon, Phys. Linh mục 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 và Marcus Huber, Các phép đo ở hai cơ sở là đủ để chứng nhận sự vướng víu chiều cao, Nat. Vật lý. 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 và Gregory A. Howland, Định lượng sự vướng víu trong không gian trạng thái lượng tử 68 tỷ chiều, Nat. Cộng đồng. 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, và Mehul Malik, Rối loạn pixel chiều cao: Tạo và chứng nhận hiệu quả, Lượng tử 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 và Marcus Huber, Chứng nhận sự vướng víu từ lý thuyết đến thực nghiệm, Nat. Linh mục 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 và Marcus Huber, Khắc phục tiếng ồn trong phân phối vướng víu, Phys. Mục sư 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 và Richard A. Holt, Thí nghiệm đề xuất để kiểm tra các lý thuyết biến ẩn cục bộ, Phys. Linh mục 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, và Rupert Ursin, Thử nghiệm thực nghiệm về sự vướng víu quang tử trong hệ quy chiếu gia tốc, Nat. Cộng đồng. 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, Guan-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 Chu, 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 và Jian-Wei Pan, Dựa trên vệ tinh sự phân bố vướng víu trên 1200 km, Khoa học 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 và Jian-Wei Pan, Lượng tử dựa trên sự vướng víu giữa vệ tinh với mặt đất Phân phối khóa, Phys. Linh mục Lett. 119, 200501 (2017b).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.119.200501

[23] Sara Restuccia, Marko Toroš, Graham M. Gibson, Hendrik Ulbricht, Daniele Faccio và Miles J. Padgett, Photon Bunching trong một khung tham chiếu quay, Phys. Linh mục Lett. 123, 110401 (2019), arXiv:1906.03400.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.110401
arXiv: 1906.03400

[24] Viktor Dodonov, Năm mươi năm hiệu ứng Casimir động, Vật lý 2, 67 (2020).
https: / / doi.org/ 10.3390 / vật lý2010007

[25] David Edward Bruschi, Ivette Fuentes và Jorma Louko, Hành trình tới Alpha Centauri: Sự suy giảm vướng víu của các chế độ khoang do chuyển động, Phys. Mục sư 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, và Jorma Louko, Các trường vô hướng, spinor và photon dưới chuyển động khoang tương đối tính, Phys. Mục sư D 88, 064028 (2013), arXiv:1307.1631.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.88.064028
arXiv: 1307.1631

[27] Paul M. Alsing và Ivette Fuentes, Sự vướng víu phụ thuộc vào người quan sát, Lớp. Lực hấp dẫn lượng tử. 29, 224001 (2012), arXiv:1210.2223.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0264-9381/​29/​22/​224001
arXiv: 1210.2223

[28] Nicolai Friis, Sự vướng víu của chế độ khoang trong thông tin lượng tử tương đối tính, Ph.D. luận án, Đại học Nottingham (2013), arXiv:1311.3536.
arXiv: 1311.3536

[29] Christopher M. Wilson, Göran Johansson, Arsalan Pourkabirian, J. Robert Johansson, Timothy Duty, Franco Nori và Per Delsing, Quan sát hiệu ứng Casimir động học trong mạch siêu dẫn, Nature 479, 376 (2011), arXiv:1105.4714.
https: / / doi.org/ 10.1038 / thiên nhiên10561
arXiv: 1105.4714

[30] Marko Toroš, Sara Restuccia, Graham M. Gibson, Marion Cromb, Hendrik Ulbricht, Miles Padgett, và Daniele Faccio, Tiết lộ và che giấu sự vướng víu với chuyển động phi quán tính, Phys. Linh mục 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 và Alexander Ling, Trình diễn sự vướng víu trên vệ tinh nano, Optica 7, 734 (2020), arXiv:2006.14430.
https: / / doi.org/ 10.1364 / OPTICA.387306
arXiv: 2006.14430

[32] John W. Pratt và Jean D. Gibbons, Các thử nghiệm hai mẫu của Kolmogorov-Smirnov, trong Các khái niệm về lý thuyết phi tham số. Sê-ri Springer trong Thống kê (Springer, New York, NY, USA, 1981) Chap. 7, trang 318–344.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-1-4612-5931-2_7

Trích dẫn

[1] Julius Arthur Bittermann, Matthias Fink, Marcus Huber và Rupert Ursin, “Sự phụ thuộc chuyển động không quán tính làm vướng víu trạng thái Bell”, arXiv: 2401.05186, (2024).

Các trích dẫn trên là từ SAO / NASA ADS (cập nhật lần cuối thành công 2024 / 02-15 22:49:42). Danh sách có thể không đầy đủ vì không phải tất cả các nhà xuất bản đều cung cấp dữ liệu trích dẫn phù hợp và đầy đủ.

On Dịch vụ trích dẫn của Crossref không có dữ liệu về các công việc trích dẫn được tìm thấy (lần thử cuối cùng 2024 / 02-15 22:49:40).

Bài viết này được xuất bản trong Lượng tử dưới Creative Commons Ghi công 4.0 Quốc tế (CC BY 4.0) giấy phép. Bản quyền vẫn thuộc về chủ sở hữu bản quyền gốc như các tác giả hoặc tổ chức của họ.

Dấu thời gian:

Thêm từ Tạp chí lượng tử