Helskärmsbilder som registrerar överträdelsen av en Bell-ojämlikhet i fyra bilder. (A) De fyra bilderna som räknar sammanfallen presenteras, som motsvarar bilder av fascirkeln som erhållits med de fyra fasfiltren med olika orienteringar, θ2 ={0° , 45° , 90 °, 135°}, nödvändigt för att utföra Bell -testet. Skala staplar, 1 mm (i objektets plan). (B till E) Sammanfallet räknar grafer som en funktion av orienteringsvinkeln θ1 i fassteget längs objektet presenteras. Som visat, dessa resultat erhålls genom att vika upp ROI:erna representerade som röda ringar och extraheras från bilderna som presenteras i (A). De blå prickarna i graferna är antalet sammanträffande per vinkelområde inom ROI, och de röda kurvorna motsvarar de bästa passningarna av experimentdata med en cosinuskvadratfunktion. (B) till (E) motsvarar fasfilterriktningarna θ2 av 0 °, 45°, 90°, och 135°, respektive. Kreditera: Vetenskapliga framsteg (2019). DOI:10.1126/sciadv.aaw2563
För första gången någonsin, fysiker har lyckats ta ett foto av en stark form av kvantinvikling som kallas Bell -trassel - fångar visuella bevis på ett svårfångat fenomen som en förvirrad Albert Einstein en gång kallade "spöklik handling på avstånd".
Två partiklar som interagerar med varandra - som två fotoner som passerar genom en stråldelare, till exempel – kan ibland förbli uppkopplad, omedelbart dela sina fysiska tillstånd oavsett hur stort avståndet som skiljer dem. Denna koppling är känd som kvantentanglement, och det underbygger området för kvantmekanik.
Einstein tyckte att kvantmekaniken var "skrämmande" på grund av den ögonblickliga avlägsna interaktionen mellan två intrasslade partiklar, vilket verkade oförenligt med delar av hans speciella relativitetsteori.
Senare, Sir John Bell formaliserade detta begrepp om icke -lokal interaktion och beskriver en stark form av intrassling som uppvisar denna läskighet. I dag, medan Bell intrassling utnyttjas i praktiska tillämpningar som kvantberäkning och kryptografi, det har aldrig tagits i en enda bild.
I ett papper publicerat idag i tidningen Vetenskapliga framsteg , ett team av fysiker från University of Glasgow beskriver hur de har gjort Einsteins spöklikhet synlig i en bild för första gången.
De utarbetade ett system som avfyrar en ström av intrasslade fotoner från en kvantkälla av ljus mot "icke-konventionella föremål"-visat på vätskekristallmaterial som förändrar fotonernas fas när de passerar igenom.
De satte upp en superkänslig kamera som kunde upptäcka enstaka fotoner som bara skulle ta en bild när den fick syn på både en foton och dess intrasslade "tvilling", skapa en synlig registrering av fotonernas intrassling.
Bildinställning för att utföra ett Bell-olikhetstest i bilder. En BBO-kristall som pumpas av en ultraviolett laser används som en källa för intrasslade fotonpar. De två fotonerna separeras på en stråldelare (BS). En intensifierad kamera utlöst av en SPAD används för att ta spökbilder av ett fasobjekt placerat på vägen för den första fotonen och icke-lokalt filtrerat av fyra olika rumsliga filter som kan visas på en SLM (SLM 2) placerad i den andra armen. Genom att utlösas av SPAD, kameran samlar in tillfällighetsbilder som kan användas för att utföra ett Bell-test. Kreditera: Vetenskapliga framsteg (2019). DOI:10.1126/sciadv.aaw2563
Dr Paul-Antoine Moreau från University of Glasgows School of Physics and Astronomy är tidningens huvudförfattare. Dr Moreau sa:"Bilden vi har lyckats fånga är en elegant demonstration av en grundläggande egenskap hos naturen, ses för allra första gången i form av en bild.
"Det är ett spännande resultat som kan användas för att främja det framväxande området för kvantberäkning och leda till nya typer av bildbehandling."
Pappret, med titeln 'Imaging Bell-type nonlocal behavior', publiceras i Vetenskapliga framsteg .
