Kvantsammanflätning, en av de mest spännande egenskaperna hos kvantsystem med flera partiklar, har blivit en grundläggande byggsten i både kvantinformationsbehandling och kvantberäkning. Om två partiklar trasslar in sig, oavsett hur långt de är åtskilda, kvantmekanik förutspår att mätning av en partikel leder till momentan vågfunktionskollaps av den andra partikeln.

Sådan "spöklik handling på avstånd" är icke-intuitiv, och 1935, Einstein försökte använda förträngningar för att kritisera kvantmekanik för att föreslå att kvantbeskrivningen av den fysiska verkligheten är ofullständig. Einstein trodde att ingen information kunde resa snabbare än ljus, och föreslog att det kan finnas några lokala dolda variabelteorier som kan förklara världen på ett deterministiskt sätt, om och bara om de lyder realism och lokalitet. År 1964, J. S. Bell visade att debatten experimentellt kan lösas genom att testa en ojämlikhet; genom att mäta korrelationer mellan intrasslade parter, resultatet beräknat från lokala dolda variabelteorier bör begränsas av Bell -ojämlikheten, som, å andra sidan, kan kränkas i kvantemekanikens förutsägelser.

Genom att minska ljusets hastighet dramatiskt, forskare vid Hong Kong University of Science and Technology genomförde ett Bell-test och kunde generera frekvensfacket intrasslade smalbandiga biphotoner från spontan fyrvågsblandning (SFWM) i kalla atomer med en dubbelvägs konfiguration, där fasskillnaden mellan de två rumsliga vägarna kan styras oberoende och icke -lokalt.

Deras resultat publicerades i tidskriften Optica den 15 april, 2017.

"Vi testade CHSH Bell -ojämlikheten och registrerade | S | =2,52 ± 0,48 | S | =2,52 ± 0,48, som bryter mot Bell -ojämlikheten | S | ≤2, "sade Shengwang Du, professor i fysik vid HKUST och ledare för forskargruppen. "Vi har entydigt visat generering av frekvensfack intrasslade smalbandiga (cirka 1 MHz) tvåfoton, som effektivt kan interagera med stationära atomiska kvantnoder i ett atom-foton kvantnätverk. På grund av deras smala bandbredd, dessa tvåfotoner kan lagras och hämtas från ett kvantminne med hög effektivitet. "

"Vårt resultat, för första gången, testar Bell-ojämlikheten i en icke-lokal tidsmässig korrelation mellan frekvensfacket intrasslade smalbandiga biphotoner med tidsupplöst detektion, "sa Xianxin Guo, medförfattare till tidningen. "Detta kommer att ha tillämpningar inom kvantinformationsbehandling som involverar tidsfrekvensinvikling."

Studien avslöjade tidsmässiga detaljer som stämmer väl överens med teoriräkningar baserade på kvantmekanik, och innebär möjligheten att koda och avkoda qubit -information i tidsdomänen.

"Vår smalbandiga frekvensfack intrasslade biphotonkälla i detta arbete kan idealiskt implementeras för att producera rena häraldade enstaka fotoner i ett tvåfärgs qubit-tillstånd med en avstämbar fas, använder sig av trassel, linjär optik, och tidsupplöst detektion, "sa Guo.