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物理学家培育Schroedinger猫州

2019-05-28

  CIFAR量子信息科学研究员Alexander Lvovsky领导俄罗斯量子中心和卡尔加里大学科学家团队,他们测试了一种方法,该方法可以放大超出微观极限的经典光学状态的叠加,并帮助确定量子和经典世界之间的界限。

  该研究发表在Nature Photonics上。

  1935年,德国物理学家欧文·薛定谔(ErwinSchrödinger)提出了一个思想实验,其中一只隐藏在观察者之外的猫处于两种状态的叠加状态:它既活着也死了。薛定谔的猫旨在表明我们所看到的宏观世界与量子物理定律所支配的微观世界截然不同。

  然而,量子技术的发展使得创造日益复杂的量子态成为可能,而薛定谔的思想实验似乎不再遥不可及。

  “物理学的一个基本问题是量子和经典世界之间的界限。量子现象,提供理想条件,是否可以在宏观物体中观察到?理论没有回答这个问题 - 也许没有这样的界限。我们是什么需求是一种可以探测它的工具,“Lvovsky说,他是卡尔加里大学的教授,也是俄罗斯量子中心量子光学实验室的负责人,在那里进行了实验。

  正确的这样一个工具是由薛定谔猫的物理模拟提供的 - 这是一个具有相反特性的两个状态的量子叠加的物体。在光学中,这是两个相干光波的叠加,其中电磁波的场一次指向两个相反的方向。到目前为止,实验只能在限制其使用的小振幅下获得这种叠加。Lvovsky小组开展了“繁殖”这种状态的程序,这使得获得更高振幅的光学“猫”成为可能。

  合着者和卡尔加里大学的研究生Anastasia Pushkina解释说:“实验的想法是由澳大利亚昆士兰大学的Timothy Ralph教授于2003年提出的。实质上,我们会引起两只”猫“的干扰。分束器。这导致分束器的两个输出通道中的纠缠状态。在其中一个通道中,放置一个特殊的探测器。如果这个探测器显示出一定的结果,就会产生一个“猫”。第二个输出,其能量是初始能量的两倍以上。“

  Lvovsky小组在实验室测试了这种方法。在实验中,他们成功地将幅度为1.15的一对负压缩“薛定谔猫”转换为幅度为1.85的单个正“猫”。他们在实验中产生了数千只这种放大的“猫”。

  “重要的是可以重复这个过程:新的'猫'可以反过来重叠在分束器上,产生一个具有更高能量的分子,依此类推。因此,有可能推动量子的界限这项研究的第一作者,俄罗斯量子中心和莫斯科国立师范大学的研究生Demid Sychev说,世界是一步一步,并最终了解它是否有限制。

  这种宏观的“薛定谔猫”将在量子通信,传送和密码学中得到应用。

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