Физика квантовой информации - Бауместер Д.
ISBN 5-94057-017-8
Скачать (прямая ссылка):
Это означает, что если фотон 2 был зарегистрирован с поляризацией -45°, фотон 3 будет также поляризован в этом направлении. Отсутствие слагаемых |+45°)2|-45°)3 и |-45°)2|+45°)3 объясняется деструктивной интерференцией и, таким образом, подтверждает наличие когерентной суперпозиции двух слагаемых в ГХЦ-состоянии (6.33). Поэтому, эксперимент состоял в измерении четверных совпадений между детектором Т, детектором 1, расположенным после +45°-ого поляроида, детектором 2 после -45°-ого поляроида и измерения фотона 3 либо после +45°-ого, либо -45°-ого поляроида. В эксперименте изменялась разность времен прибытия фотонов на последний поляроид (поляризационный светоделитель), или, точнее, между детекторами Dj и D2.
Точки, нанесенные на рис. 6.4а, представляют собой экспериментальные результаты, полученные при поляризационном анализе фотона, регистрируемого в D3, при условии срабатывания сигнального детектора Т и детектирования двух фотонов, поляризованных под +45° и -45°, двумя детекторами Dj и D2, соответственно.
Две кривых показывают четверные совпадения в случае поляроида, стоящего перед детектором D3 и ориентированного под -45° (квадратики) и +45° (кружочки), как функцию пространственной задержки в канале а. Из этих двух кривых следует, что при нулевой задержке поляризация фотона, попавшего в D3, ориентирована вдоль -45°, в соответствие с квантово-механическими предсказаниями, сделанными исходя из ГХЦ-состояния. Для ненулевой задержки, фотоны, распространяющиеся по каналу а по направлению к второму поляризационному светоделителю, и фотоны, распространяющиеся по каналу Ь, становятся различимыми. Поэтому, значительное увеличение задержки разрушает квантовую суперпозицию в трех-частичном состоянии.
Заметим, что из представленных данных можно одинаково уверенно сделать вывод о том, что фотоны в D, и D3 были спроицирова-ны в двух-частичное перепутанное состояние, при условии проициро-вания тона в D2 в состояние с -45°-ой поляризацией. Только эти два вывода совместимы с истинным ГХЦ-состоянием.
(6.36)
Многочастичное перепутывание 259
« « 80-я ?
Ч т
I s бо-
о
CJ X
я 40
а. и Ш
Н
20-
о ц о К СГ
0;
Задержка (мкм)
Рис.6.4. Экспериментальное подтверждение ГХЦ-перепутывания. На графике (а) показан поляризационный анализ фотона в D3, при условии срабатывания сигнального детектора D , регистрирующего фотон, поляризованный в направлении 45° и одного фотона в детекторе D2, поляризованного в направлении -45°. Две кривые показывают четверные совпадения, когда поляризатор, расположенный перед детектором D3, ориентирован под углом -45° и 45° соответственно, как функции задержки в канале а. Различие между двумя кривыми при нулевой задержке подтверждает наличие ГХЦ-перепутывания. Как и предсказывалось, разности в скоростях счета не обнаруживается, если поляризатор перед детектором Dj установлен в положение 0° (график (Ь)).
Для дополнительного подтверждения наличия состояния (6.33) были выполнены измерения, в которых при условной регистрации фотона в Dj он был поляризован вдоль направления 0° (т.е. F-поляризация). В случае ГХЦ-состояния это означает, что оста-
ющиеся два фотона должны находиться в состоянии V2H3, что не будет приводить ни к какой корреляции между этими двумя фотонами при регистрации в 45°-ом базисе. Экспериментальные результаты этих измерений показаны на рис. 6.4Ь. Данные четко свидетельствуют об отсутствии двух-фотонных корреляций и подтверждают, таким образом, факт наблюдения ГХЦ-перепутывания между тремя пространственно разнесенными фотонами.
Напомним, что ГХЦ-перепутывание наблюдается только при условии регистрации сигнальных фотонов одновременно с тремя перепутанными фотонами. Это означает, что регистрация четверного совпадения выполняет двойную роль проицирования в искомое ГХЦ-состояние (6.26), и выполнения специфического измерения этого состояния.
Все вышеизложенное может вызвать определенные сомнения в возможности использования такого источника при проверке локального реализма. В действительности такого рода сомнения возникают и при
260 Квантовые сети и многочастичное перепутывание
выполнении экспериментов по генерации состояний Белла, в которых используется свойство неразличимости фотонов [307, 308]. Хотя в ходе этих экспериментов были успешно приготовлены определенные квантово-механические корреляции на больших расстояниях, в недавнем прошлом существовало мнение [309, 310], что они никогда, даже в их идеальных реализациях, не смогут рассматриваться в качестве основы для истиной проверки локального реализма. Однако, Попеску, Харди и Жуковский [311] показали, что это общее мнение ошибочно, и что рассмотренные выше эксперименты действительно выполняют (исключая обычные проблемы, возникающие при фотодетектировании) действительные тесты локального реализма. Следуя той же аргументации, Жуковский [312] показал, что рассмотренный источник ГХЦ-состояний позволяет выполнить трех-частичный тест локального реализма. По сути, при проверке локального реализма ГХЦ-аргументы основаны на детектировании определенных событий, а знание лежащего в основе квантового состояния не является необходимым. Действительно, достаточно рассматривать только четверные совпадения, обсуждаемые выше, и полностью игнорировать вклады, возникающие от других слагаемых.
