Två möjliga förklaringar till kvantmätningsprocessen:(a) En binär mätning som genererar det slutliga resultatet i två steg (först utesluter ett av de tre resultaten, välj sedan mellan de två återstående resultaten), eller (b) en ternär mätning som väljer bland alla tre utfall samtidigt. Kredit:Hu et al. ©2018 American Physical Society
För första gången, fysiker har experimentellt demonstrerat ternära – snarare än binära – kvantkorrelationer mellan intrasslade objekt. Resultaten visar att kvantmätningsprocessen inte kan beskrivas som en binär process (med två möjliga utfall), men snarare starkare än binära ternära mätningar (som har tre möjliga utfall) bör övervägas för att till fullo förstå hur kvantmätningsprocessen fungerar.
fysikerna, Xiao-Min Hu och medförfattare från Kina, Tyskland, Spanien, och Ungern, har publicerat en artikel om starkare-än-binära korrelationer i ett färskt nummer av Fysiska granskningsbrev .
"Vi upptäckte och experimentellt verifierade förekomsten av äkta ternära mätningar, " medförfattare Matthias Kleinmann vid universitetet i Siegen i Siegen, Tyskland, och universitetet i Baskien i Bilbao, Spanien, berättade Phys.org . "De experimentella slutsatserna är oberoende av någon underliggande teori (här:kvantteori) och fastställer att ternära mätningar är ett generiskt drag i naturen."
Före nu, starkare än binära korrelationer har teoretiskt förutspåtts existera, men detta är första gången som de har observerats experimentellt. I deras experiment, forskarna trasslade in två fotoniska qutrits, var och en har tre möjliga tillstånd (0, 1, och 2), istället för bara två (0 och 1) som för qubits. De skickade sedan qutrits till olika laboratorier där de mätte tillståndet för varje qutrit, gör det möjligt för dem att bestämma styrkan av korrelationerna mellan de två kvtriterna.
Illustration av experimentuppställningen för att demonstrera ternära korrelationer. Kredit:Hu et al. ©2018 American Physical Society
Om kvantmätningsprocessen var binär, då kan mätningar beskrivas som en tvåstegsprocess där först ett av de tre möjliga mätresultaten utesluts av en klassisk mekanism, och sedan väljer en kvantbinär mätning mellan de två återstående resultaten. I denna binära mätprocess, den maximala korrelationen mellan två intrasslade objekt kan inte överstiga ett visst värde.
I deras experiment, forskarna visade att styrkan hos korrelationerna mellan de intrasslade kvtriterna överstiger detta maximala värde. Att göra detta, de utförde ett experiment av Bell-typ där de visade att de observerade korrelationerna bryter mot den maximala ojämlikheten för icke-signalerande binära korrelationer med en mycket hög statistisk signifikans, motsvarande 9,3 standardavvikelser. Resultaten antyder att mätprocessen i kvantteorin inte kan förklaras av tvåstegsprocessen med binära mätningar. Istället, mätprocessen här är verkligen ternär, där den ternära kvantmätningen väljer mellan alla tre möjliga tillstånden samtidigt.
Övergripande, forskarna förklarar att observationerna av starkare än binära korrelationer inte motsäger tidigare experimentella bevis för binära korrelationer, men lägga till nya möjligheter för hur kvantmätningsprocessen fungerar på den mest grundläggande nivån.
"Nu när vi har etablerat de teoretiska verktygen och de experimentella metoderna för att förstå och skapa ternära korrelationer, vi siktar på att gå i två riktningar, " sa Kleinmann. "Först, vi hoppas på tekniska tillämpningar (t.ex. i slumpmässig extraktion) och för det andra, vi använder nu våra resultat som en ny grund för en djupare förståelse av kvantteorin."
© 2018 Phys.org
