(Phys.org) - I en ny studie, fysiker har visat ett sätt att upprätta verklig sammanblandning mellan två identiska partiklar - ett ämne som har diskuterats fram till nu. Resultaten ger en bättre förståelse av den grundläggande karaktären av intrassling mellan identiska partiklar och har potentiella tillämpningar inom kvantinformationsbehandling.

En av de många konstiga egenskaperna vid kvantinvikling är att, om två partiklar är identiska, då verkar de automatiskt vara intrasslade. I detta fall, "identiska" betyder att partiklarna är av samma typ - t.ex. alla två fotoner anses identiska eftersom det inte finns något sätt att skilja en viss foton från en annan.

Denna typ av trassel, som fysiker kallar "trassel på grund av oskiljbarhet, "uppstår på grund av det vanliga sättet att identiska partiklar märks. Även om partiklarna är identiska, fysiker tilldelar dem olika etiketter för att skilja dem åt. På grund av det sätt på vilket trassel bestäms, med avseende på deras etiketter, identiska partiklar verkar oundvikligen trassla in sig.

Även om denna typ av intrassling skiljer sig från intrassling mellan icke-identiska partiklar, det råder oenighet bland fysiker om vad det är exakt och om det är användbart för applikationer eller inte. I en synvinkel, trasseln gäller även för avlägsna partiklar men kan inte utnyttjas för praktisk användning. I en annan synvinkel, trassel är helt enkelt en artefakt av märkning och borde egentligen inte betraktas som förträngning alls.

Helst, ett lämpligt sätt att lösa debatten skulle vara att undersöka intrasslingen mellan identiska partiklar med hjälp av en process som kallas Schmidt -sönderdelning, som vanligtvis används för att studera intrassling mellan icke-identiska partiklar. Tyvärr, Schmidts sönderdelning gäller inte identiska partiklar på ett enkelt sätt, och dess användning på detta område har varit kontroversiell och felaktig, ger uppenbarligen felaktiga resultat för identiska partiklar.

Huvudresultatet av den nya studien är att fysikerna har generaliserat Schmidts sönderdelning så att den kan appliceras på identiska partiklar lika väl som icke-identiska partiklar.

"Resultaten visar att intrassling mellan identiska partiklar inte bara är en matematisk artefakt, men det, under vissa förutsättningar, trassel på grund av oskiljbarhet är sann fysisk trassel, "medförfattare Rosario Lo Franco vid University of Palermo, Italien, berättade Phys.org .

När den appliceras på två identiska qubits, metoden visar att i vissa situationer, partiklar kan fysiskt trassla in sig bara i närhet, och inte när rumsligt separerade som det tidigare visade sig.

"Nyckeln till prestationen var att göra av med standardmetoden att tilldela etiketter till identiska partiklar, och istället helt enkelt beskriva partiklarna i termer av deras tillstånd, "sa medförfattaren Giuseppe Compagno vid universitetet i Palermo.

Forskarna upptäckte också ett något överraskande resultat för qutrits-tre-nivå partiklar som är relevanta för lagring av kvantinformation-som kontrasterar med ett tidigare resultat med en annan metod. Forskarna sa att denna skillnad kräver ytterligare undersökning.

Övergripande, fysikerna förväntar sig att metoden kommer att tillhandahålla en ny typ av trasselresurs för applikationer.

"I det fall där partikelvågfunktionerna överlappar varandra, trassel som enbart beror på oskiljbarhet och som avslöjats direkt av Schmidts sönderdelning kan användas operativt i protokoll för kvantinformationsbehandling, "Lo Franco sa." Denna prestation kan först kräva en separation av de identiska partiklarna som erhålls genom de så kallade extraktionsprocedurerna. "

© 2017 Phys.org