量子光學(xué)：需要新的技巧

自從量子力學(xué)發(fā)現(xiàn)以來，在20世紀(jì)初，物理學(xué)家一直依靠光學(xué)來測試其基本原理。

即便在今天，線性量子光學(xué) - 單個光子在鏡子，波片和分束器中的表現(xiàn)如何 - 在多方糾纏的觀察，量子非局域性的測試和解決關(guān)于現(xiàn)實本身的本質(zhì)的基本問題方面引領(lǐng)了方向。 。

眾所周知，光避免了互動。一束光不會輕易影響第二束的任何東西 - 它們只是通過干涉加起來，并開展業(yè)務(wù)。

迄今為止，量子力學(xué)測試依賴于我們產(chǎn)生光的狀態(tài)的能力，其中當(dāng)測量所有光子時，可以篩選出測量模式的子集 - 其中發(fā)生期望的相互作用的那些。物理學(xué)家稱這種技術(shù)為'postselection'。

布里斯托爾大學(xué)量子光子學(xué)中心團隊的新工作 揭示了可以通過選擇后進(jìn)行的量子操作的基本限制。隨著物理學(xué)家構(gòu)建越來越大的光量子態(tài)，單獨使用postselection可以獲得越來越少的糾纏態(tài)。

布里斯托爾團隊發(fā)現(xiàn)，隨著后選擇方案的復(fù)雜性增加，最初易于從較大狀態(tài)篩選出來的所需交互狀態(tài)開始表現(xiàn)得與噪聲無法區(qū)分，使得選擇后不可能。

每個光子都可以攜帶量子信息的量子比特或“量子比特”，適用于從量子計算到量子通信的各種應(yīng)用。一類重要的糾纏態(tài)是“圖形狀態(tài)”，因為它們的糾纏可以被視為圖形的量子位節(jié)點之間的連接。

將他們的可選擇性啟發(fā)式應(yīng)用于圖形狀態(tài)，研究人員編制了可追溯的多達(dá)9個量子比特的圖表，發(fā)現(xiàn)這些圖表不到總數(shù)的五分之一。對于較大的量子系統(tǒng)，這一分?jǐn)?shù)預(yù)計會嚴(yán)重下降，限制了今天的量子光子技術(shù)可以達(dá)到的糾纏類型，并強化了新技術(shù)產(chǎn)生和糾纏光子的呼聲。

新作品的第一作者杰里米·阿德科克說：“盡管我們的選擇后規(guī)則顯示大多數(shù)州都不受限制，但它們也告訴我們?nèi)绾谓⒆顝?fù)雜的實驗。”

領(lǐng)導(dǎo)該項目的Joshua Silverstone博士是布里斯托爾的Leverhulme早期職業(yè)研究員，他補充說：“人們已經(jīng)知道多年來選舉后的問題，但值得注意的是，只有現(xiàn)在我們才能看到它的基本限制。”

“后期選舉仍然存在爭議，但這項工作應(yīng)該讓人們真正想到光學(xué)量子技術(shù)的現(xiàn)代方法。”