Entanglement är ett unikt kvantmekaniskt fenomen där två partiklar blir korrelerade på ett sådant sätt att de delar samma öde, oavsett hur långt ifrån varandra de är. Detta fenomen har studerats ingående och använts inom kvantinformationsbehandling och kommunikationsteknik.

Nyligen har fysiker vid universitetet i Wien och den österrikiska vetenskapsakademin utvecklat en metod för att återställa intrasslingen av kvantljus som har lossnat på grund av omgivningsbuller eller andra dekoherenseffekter. Detta genombrott har betydande implikationer för kvantberäkningar, kvantkryptografi och kvantavkänningsapplikationer.

Experimentinställningen:

Forskarna använde en uppsättning som involverade en stråle av enstaka fotoner (ljuspartiklar) som passerade genom en speciellt utformad optisk krets. Fotonerna var till en början intrasslade, men vid interaktion med miljön stördes deras intrassling.

Återställningsprocessen:

För att återställa intrassling använde forskarna en teknik som kallas "kvantåterkopplingskontroll". I detta tillvägagångssätt utförs en mätning av fotonens polarisation (en kvantegenskap relaterad till dess orientering) och resultaten används för att justera den optiska kretsen i realtid.

Denna återkopplingsmekanism möjliggör manipulering av fotonernas vågfunktion, vilket effektivt återställer deras intrassling. Tekniken som används bygger på principen om kvantfelskorrigering, vilket är väsentligt för att bibehålla tillförlitligheten hos kvantinformationsbehandlingssystem i närvaro av brus och fel.

Betydelse:

Förmågan att återställa intrassling öppnar nya möjligheter för kvantinformationsbehandling och kommunikation. Det förbättrar robustheten hos kvantsystem mot dekoherenseffekter, vilket kan vara särskilt skadligt i praktiska implementeringar av kvantteknologier.

Detta genombrott banar också vägen för att utforska grundläggande aspekter av kvantmekaniken, såsom undersökningen av kvant-icke-lokalitet och den exakta karakteriseringen av intrasslingsdynamiken i komplexa kvantsystem.

Att återställa intrassling i otvunget kvantljus är en viktig milstolpe inom kvantfysiken och representerar ett viktigt steg mot att förverkliga praktiska kvantteknologier som är motståndskraftiga mot miljöbrus och dekoherens.