科學家們發現如何分辨糾纏光子束

【博科園-科學科普（關注「博科園」看更多）】來自麻省理工學院的一個研究小組已經開發出一種方法來製造兩束糾纏光子，以測量它們之間的延遲。在未來研究結果可用於高精度測量、材料研究和信息技術。這篇文章發表在《光學快報》雜誌上。MSU的量子電子主席David Nikolaevich Klyshko在1966年發現了自發的參數轉換，後來他和他的同事一起獲得了國家獎。這一發現標誌著量子光學的開端，量子光學是一個涉及光量子特性的熱門領域。其效果很簡單：一個光子進入晶體被分成兩個光子，其頻率之和等於原始光子的頻率之和。

散射圖的照片，圖片版權：Pavel Prudkovskii

值得注意的是，這一過程只能在非線性晶體中觀察到，在這種晶體中，光子的頻率可能在散射過程中發生變化。在對晶體本身的研究中，對光敏探測器效率的測量，特別是在量子光學方面，它的作用已經被觀察到，在量子光學領域，量子光學的實際應用，量子密碼，量子計算和量子隱形傳態。如果測量一個光子的偏振，那麼第二個光子的量子態也會被改變。第一個光子的任何變化都會在第二個光子中發生。但是，這種效果不能用於交換信息。在最近的一項實驗中，在主要研究人員Maria Chekhova的指導下，基於msuc的科學家試圖產生強大的糾纏光子束。在這種情況下相關不是單個光子，而是整個光束，問題是這種相關性的精確度是什麼？

這項工作的合著者帕維爾·普魯德科夫斯基(Pavel Prudkovskii)說。如果我們減慢一束光，在什麼時候我們會注意到去同步化？為了回答這些問題，科學家們必須製造出不同頻率的光子，以形成兩束平行的光。為了獲得這種效果，在這種實驗中經常使用的鈮酸鋰晶體必須用一個具有預先計算的額外非周期域晶格的特定結構來生長。在實驗的過程中，科學家們將兩個糾纏在一起的光子束流中的一個稍作了停頓，然後沿著輔助路徑行進。然後兩束光到達了第二個晶體——通常的鋰鈮酸鋰。在這個晶體中，頻率的總和發生了。如果光束同步，它比其他情況下更有效。因此，我們在總結頻率信號中得到了一個狹窄的峰值。

它的寬度是90飛秒(10 -15秒)，這是我們的主要成就。因此，科學家們成功地在實驗上記錄了被測量設備觀測到的糾纏光子之間的最小可能的位移。根據團隊的說法，可以進一步降低這個值，但是這樣做，實驗的方案會更加複雜。Prudkovskii解釋說：現在90飛秒是一個創紀錄的值，但它可以減少，激光發射的周期只有幾飛秒，所以可以把這樣的延遲時間縮短到十幾秒。該研究的結果可用於加密通信信道的開發，以避免中斷或竊聽。如果一個罪犯試圖攔截一束糾纏的光子，他們將不得不拖延一段時間，而延遲會引起注意。此外，在兩個量子糾纏樑上的延遲的登記可以用來檢測物質中微小的摻合物。

知識：科學無國界，博科園-科學科普內容：光學快報來自：羅蒙諾索夫莫斯科國立大學編譯：光量子審校：博科園解答：本文知識疑問可於評論區留言傳播：博科園

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