منبع نور دو پرتو نور درهم‌تنیده تولید می‌کند

پیشرفت کوانتومی

محققان اعلام کردند که یکی از کاربردهای بالقوه افزایش حساسیت مغناطیس‌سنج‌های اتمی است که برای اندازه‌گیری امواج آلفا ساطع شده از مغز انسان استفاده می‌شود.

دانشمندان به طور فزاینده ای به دنبال کشف بیشتر در مورد درهم تنیدگی کوانتومی هستند، که زمانی اتفاق می افتد که دو یا چند سیستم ایجاد می شوند یا به نحوی با هم تعامل دارند، به طوری که حالت های کوانتومی برخی را نمی توان مستقل از حالات کوانتومی برخی دیگر توصیف کرد. سیستم ها حتی زمانی که با فواصل زیاد از هم جدا شوند به هم متصل می شوند.

علاقه به مطالعه این نوع پدیده به دلیل پتانسیل زیاد آن برای کاربرد در رمزنگاری، ارتباطات و محاسبات کوانتومی است. مشکل این است که وقتی سیستم‌ها با محیط اطراف خود تعامل دارند، تقریباً فوراً قطع می‌شوند.

در جدیدترین مطالعه آزمایشگاه دستکاری منسجم اتم ها و نور (LMCAL) در مؤسسه فیزیک دانشگاه سائوپائولو (IF-USP) در برزیل، محققان موفق به توسعه منبع نوری شدند که دو پرتو درهم تنیده تولید می کند. سبک. مقاله ای در مورد این مطالعه اخیرا در Physical Review Letters منتشر شده است.

این منبع نور یک نوسان ساز پارامتری نوری یا OPO بود که معمولاً از یک بلور پاسخ نوری غیرخطی بین دو آینه تشکیل شده است که یک حفره نوری را تشکیل می دهند. فیزیکدان هانس مارین فلورس، نویسنده مقاله، زمانی که پرتو سبز روشنی به دستگاه می تابد، گفت که دینامیک آینه کریستالی دو پرتو نور ایجاد می کند که با همبستگی کوانتومی مرتبط هستند.

یک نوسان ساز پارامتریک نوری (OPO) در این مطالعه استفاده شد.

مشکل این است که نور ساطع شده توسط OPOهای مبتنی بر کریستال نمی‌تواند با سایر سیستم‌های مورد علاقه در زمینه اطلاعات کوانتومی، مانند اتم‌های سرد، یون‌ها، یا تکه‌ها تعامل داشته باشد، زیرا طول موج آنها با سیستم‌های مربوطه متفاوت است. گروه ما در کار قبلی نشان داده است که خود اتم ها می توانند به عنوان واسطه به جای کریستال ها استفاده شوند. فلورس گفت، بنابراین، ما اولین OPO را بر اساس اتم های روبیدیم تولید کرده ایم که در آن دو پرتو به شدت از طریق همبستگی کوانتومی جفت می شوند، و منبعی داریم که می تواند با سیستم های دیگر با پتانسیل استفاده به عنوان کوانتومی ادغام شود. حافظه مانند اتم های سرد

اما این برای نشان دادن درهم تنیدگی تیرها کافی نبود. علاوه بر شدت، فازهای پرتوها، که با همگام سازی امواج نور مرتبط هستند، نیز برای نمایش همبستگی های کوانتومی مورد نیاز هستند. او گفت: این دقیقاً همان چیزی است که ما در یک مطالعه جدید منتشر شده در Physical Review Letters دریافتیم. ما همان آزمایش را تکرار کردیم، اما مراحل تشخیص جدیدی را اضافه کردیم که به ما امکان اندازه‌گیری همبستگی‌های کوانتومی در دامنه‌ها و فازهای میدان‌های تولید شده را می‌داد.

در نتیجه توانستیم مشارکت آنها را ثابت کنیم. علاوه بر این، تکنیک تشخیص ما را قادر ساخت تا توجه داشته باشیم که ساختار پیوندهای عرضی غنی‌تر از آنچه معمولاً تشخیص داده می‌شود است. به جای دو باند طیفی درهم تنیده، آنچه ما در واقع تولید کردیم، سیستمی از چهار باند طیفی درهم تنیده بود.

در این حالت، دامنه ها و فازهای امواج با هم مخلوط شدند. در بسیاری از پروتکل‌ها برای پردازش و انتقال اطلاعات رمزگذاری‌شده کوانتومی مرکزی است. علاوه بر این کاربردهای احتمالی، می توان از این نوع منبع نور در مترولوژی نیز استفاده کرد.

فلورس گفت که همبستگی های کوانتومی شدید منجر به کاهش قابل توجهی در نوسانات شدت می شود که می تواند حساسیت حسگرهای نوری را افزایش دهد. مهمانی را تصور کنید که در آن همه در حال صحبت هستند و شما نمی توانید صدای کسی را در اتاق بشنوید. اگر سر و صدا به اندازه کافی کاهش یابد، اگر همه از صحبت کردن دست بردارند، می توانید از فاصله ای دور آنچه را که کسی می گوید بشنوید.

وی افزود: افزایش حساسیت مغناطیس سنج های اتمی مورد استفاده برای اندازه گیری امواج آلفای ساطع شده از مغز انسان یکی از کاربردهای بالقوه است.

این مقاله همچنین مزیت اضافی OPOهای روبیدیوم را نسبت به OPOهای کریستالی گزارش می کند. OPOهای کریستالی باید حاوی آینه‌هایی باشند که نور را برای مدت طولانی‌تری در داخل حفره نگه می‌دارند، به طوری که این برهمکنش پرتوهای کوانتومی منسجمی را تولید می‌کند، در حالی که از یک محیط اتمی استفاده می‌شود که در آن دو پرتو کارآمدتر از کریستال‌ها تولید می‌شوند. ، از نیاز به آینه جلوگیری می کند. فلورس گفت که نور را برای مدت طولانی زندانی کرده است.

قبل از اینکه گروه او این مطالعه را انجام دهد، گروه‌های دیگر تلاش کرده بودند OPO با اتم بسازند، اما نتوانستند همبستگی کوانتومی را در پرتوهای نور تولید شده نشان دهند. تجربه جدید نشان داد که هیچ محدودیت ذاتی در سیستم برای جلوگیری از این اتفاق وجود ندارد. ما کشف کردیم که دمای اتم ها کلید مشاهده همبستگی های کوانتومی است. ظاهراً مطالعات دیگر از دماهای بالاتر استفاده کرده اند که مانع از مشاهده همبستگی توسط محققان شده است.

انتهای پیام/