Forskere Oppnår Kvante-sammenfiltring Mellom en Glassperle og Lys

Bilde: Ars Technica · Kilde

Forskere har med suksess sammenfiltret en opphengt glassperle med laserlys i en optisk kavitet, noe som markerer et betydelig fremskritt innen kvantemekanikk og åpner muligheter for anvendelser innen kvanteminne.

Kvante-sammenfiltring, et fenomen der to objekter viser korrelerte atferder uavhengig av avstand, har lenge vært forstått hovedsakelig i mikroskopiske systemer som fotoner. Å utvide sammenfiltring til synlige makroskopiske objekter har vært en betydelig utfordring på grunn av miljøinteraksjoner som raskt bryter ned kvantekorrelasjoner. Imidlertid har nyere forskning demonstrert sammenfiltring mellom en glassperle og lys, noe som representerer en merkbar eksperimentell prestasjon.

I dette eksperimentet brukte forskerne laserlys til å fange og kjøle en liten glassperle suspendert i en optisk kavitet dannet av to speil. Kaviteten danner stående bølgemønstre av lys ved faste fase- og frekvenspunkter, noe som muliggjør en veldefinert interaksjon mellom perlen og lysfeltet, gitt at perlens bevegelse holdes minimal. Kjøling her refererer til å redusere perlens vibrasjonsbevegelse innen laserfellen, oppnådd ved å stille laseren til en litt lavere frekvens slik at perlen mister energi til lyset gjennom Dopplereffekten.

For å indusere sammenfiltring, ble en andre laserstråle med litt høyere frekvens brukt til å tilføre energi tilbake til perlens bevegelse. Samspillet mellom kjøle- og varme-laserfeltene skaper korrelasjoner mellom perlens vibrasjoner og lysfeltene. Fordi noe lys lekker ut av kaviteten og bærer subtile fluktuasjoner knyttet til perlens bevegelse, avslører målinger av korrelasjoner i dette lekkende lysfeltet den sammenfiltrede tilstanden.

Denne intrikate balansen mellom laserfrekvenser og den presise kontrollen over perlens bevegelse tillot teamet å observere sammenfiltring mellom et makroskopisk objekt — en glassperle — og lys for første gang. Slike målinger er kompliserte og støyfølsomme, og krever sofistikerte modeller for overbevisende å skille sammenfiltrede tilstander.

Utover sine grunnleggende fysiske implikasjoner, tilbyr dette mekaniske-lys sammenfiltringssystemet lovende anvendelser. I kvantekommunikasjon er fotoner essensielle informasjonsbærere, men lagring av kvanteinformasjon kodet i lys er vanligvis utfordrende. Et mekanisk system som glassperlen kan tjene som et lokalisert kvanteminne, med justerbare egenskaper designet kunstig.

Denne utviklingen fremhever ikke bare universellheten i kvantemekanikk, men demonstrerer også nye veier for å utnytte kvantefenomener i kunstige systemer, noe som potensielt kan drive fremskritt innen kvanteteknologier i kommunikasjon og databehandling.

▶ An experimental tour-de-force: Entanglement between glass bead and light — Se video ↗