研究人員創建了第一個三光子顏色糾纏的W狀態

2019-10-15 11:35:51 編輯：來源：

導讀伊利諾伊大學香檳分校的研究人員構建了一種量子力學狀態，其中三個光子的顏色相互糾纏。該狀態是一種特殊的組合，稱為W狀態，即使三個光子

伊利諾伊大學香檳分校的研究人員構建了一種量子力學狀態，其中三個光子的顏色相互糾纏。該狀態是一種特殊的組合，稱為W狀態，即使三個光子之一丟失，它也保留了一些糾纏，這對于量子通信很有用。這種糾纏態也使新穎的量子應用和基本物理測試成為可能。

這項工作的獨特之處在于，研究人員使用顏色或光子的能量作為纏結的自由度，而先前的工作使用極化。光子的能量不能輕易改變，這降低了當能量糾纏的W狀態在長距離傳播時發生錯誤的可能性。通過測量有關雙光子子系統的信息，首次驗證了該狀態。

該項目的研究生方斌(Bin Fang)指出：“人們以前已經創建了極化糾纏的W態。” “但是，這是在光纖中創建的第一個離散的能量糾纏的W狀態和第一個三光子糾纏的狀態。”

為了創造這種狀態，研究人員將激光照射到玻璃纖維中。通過稱為自發四波混合的過程，四個激光光子與光纖相互作用并被ni滅，以創建兩對具有不同顏色的光子(例如，兩對紅色和綠色光子)。這四個光子用于構建3光子W態。其中一個被檢測為綠色，其余三個被糾纏為W狀態，該狀態由一次包含兩個紅色光子和一個綠色光子的所有可能的迭代組成。

研究人員使用的插圖是交通信號燈。

“就像三個交通信號燈總是發出兩個停止信號并發出信號一樣，光子的顏色最終總是變成兩個紅色和一個綠色，但是直到我們進行測量之前，具體的組合才能設定下來-這是量子力學性質的特征光子。”物理學副教授兼首席研究員弗吉尼亞·洛倫茲說。

與其他類型的三粒子糾纏相比，W狀態對于量子通信非常有用，因為如果其中一個光子丟失了，那么其他兩個將保持一定的糾纏狀態，這意味著通信可以繼續進行。

洛倫茲說：“這項研究的另一個新方面是，我們找到了一種驗證狀態的途徑，以解決復雜的顏色轉換步驟。” “我們的理論家合作者提出了一種方法，可以很直接地證明W狀態的存在。”

標簽：第一個三光子顏色