空间重叠可以实现量子纠缠

空间重叠可以实现量子纠缠

空间重叠:不可区分的粒子可以自身区分,,称为为一种非常好的量子资源。

两个独立制备的相同粒子在空间重叠时会变得纠缠,即使粒子之间没有相互作用。更重要的是,这种纠缠可以用作量子信息加工的资源,意大利巴勒莫大学的Rosario Lo Franco和Giuseppe Compagno说。

纠缠是一种纯粹的量子力学现象,它允许两个或更多粒子与经典物理学所允许的关系更密切。纠缠在量子隐形传态和量子密码学等量子信息协议中起着至关重要的作用,但并不是所有的纠缠态都可以作为量子资源。

一个重要的开放问题是,相同的量子粒子(因此无法区分)是否可以用于量子技术的实际资源。例如,其中还存在一个问题是,相同的粒子不能单独作为量子比特来解决。

空间局部化

Lo Franco和CopaGNO通过研究“局部操作和经典通信”或称为LOCC协议,开始研究不可区分的粒子,这是一个涉及两个可区分粒子的量子信息协议。然后,通过考虑对空间上重叠的两个不可区分的粒子(如光子)的影响,它们修改了LOCC协议。这其实是可能发生的,例如,如果两个光子同时在波导中。他们把他们的新协议称为“空间本地化操作和经典通信”(SLACC)。

Lo Franco告诉表示,“我们发现了一个新的特征,即相同的基本系统的不可分辨性也可以是有用的量子特征的来源,尤其是量子纠缠。”他还说:“我们还证明了这个操作纠缠是物理的,因为它可以直接被SLACC利用来激活量子隐形传态。”他补充说,“这一结果为新量子增强应用开辟了道路。”

Lo Franco将SLACC描述为“实验友好型”,并指出它可以在不需要粒子间相互作用的情况下产生纠缠的光子对。因此,他声称可以通过将两个光子发射到同一个波导中而产生纠缠光子的来源。这样的源具有比现有技术更有效地产生纠缠对的潜力,例如在非线性晶体中涉及参量下转换。

Lo Franco和Compagno描述了他们已经发表在《物理评论Physical Review Letters》杂志上论文中的计算,并且说,对于光子工作,SLACC也可以应用于包括固态电路量子电动力学和玻色-爱因斯坦凝聚的其他量子系统。

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