Forskare har introducerat en form av kvantintrassling som kallas frekvensdomänens fotonnummer-vägentanglement. Detta framsteg inom kvantfysik involverar ett innovativt verktyg som kallas en frekvensstråldelare, som har den unika förmågan att ändra frekvensen för individuella fotoner med 50 % framgång.
I åratal har det vetenskapliga samfundet grävt sig in i rumslig domäns fotonnummervägsförveckling, en nyckelspelare inom kvantmetrologi och informationsvetenskap.
Detta koncept involverar fotoner arrangerade i ett speciellt mönster, känt som NOON-tillstånd, där de antingen är alla i en eller annan väg, vilket möjliggör applikationer som superupplösningsavbildning som överskrider traditionella gränser, förbättring av kvantsensorer och utveckling av kvantum. beräkningsalgoritmer utformade för uppgifter som kräver exceptionell faskänslighet.
I en ny artikel publicerad i Light:Science &Applications , ett team av forskare, ledda av professor Heedeuk Shin från Institutionen för fysik, Pohang University of Science and Technology, Korea, har utvecklat intrasslade tillstånd i frekvensdomänen, ett koncept som liknar rumsliga NOON-tillstånd men med en betydande twist:istället av fotoner som delas mellan två vägar, de är fördelade mellan två frekvenser.
Detta framsteg har lett till det framgångsrika skapandet av ett två-foton-NOON-tillstånd inom en enkelmodsfiber, som visar upp en förmåga att utföra två-foton-interferens med dubbel upplösning av sin motsvarighet med en foton, vilket indikerar anmärkningsvärd stabilitet och potential för framtida tillämpningar .
"I vår forskning omvandlar vi begreppet interferens från att inträffa mellan två rumsliga banor till att ske mellan två olika frekvenser. Denna förändring gjorde det möjligt för oss att kanalisera båda färgkomponenterna genom en optisk enkelmodsfiber, vilket skapar en aldrig tidigare skådad stabil interferometer," Dongjin Lee, den första författaren till denna uppsats, sa.
Denna upptäckt berikar inte bara vår förståelse av kvantvärlden utan sätter också scenen för en ny era inom kvantinformationsbehandling i frekvensdomänen. Utforskningen av frekvensdomänentrassling signalerar lovande framsteg inom kvantteknik, som potentiellt påverkar allt från kvantavkänning till säkra kommunikationsnätverk.
Mer information: Dongjin Lee et al, NOON-tillståndsinterferens i frekvensdomänen, Light:Science &Applications (2024). DOI:10.1038/s41377-024-01439-9
Journalinformation: Ljus:Vetenskap och tillämpningar
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
