Przeskocz do treści

Delta mi!

Aktualności (nie tylko) fizyczne

Wymiana splątania z opóźnionym wyborem

Piotr Zalewski

o artykule ...

  • Publikacja w Delcie: czerwiec 2012
  • Publikacja elektroniczna: 02-06-2012

Tak tłumaczy się angielski termin delayed choice for entanglement swapping. Oczywiście, chodzi o splątane stany kwantowe. A skoro tak, to, ani chybi, o kolejne badanie ujawniające, jak bardzo odjechana jest mechanika kwantowa, czyli ponowne wykazanie nieadekwatności klasycznej (niekwantowej) intuicji.

Sytuacja została zaaranżowana za pomocą (nieożywionych) obserwatorów: Alicji, Boba oraz Wiktora. Wytwarzano dwie (kwantowo) splątane pary fotonów 1 i 2 oraz 3 i 4 poprzez spontaniczną konwersję ultrafioletowych (404 nm) fotonów w dwóch kryształach BBO na pary fotonów podczerwonych (808 nm). Natężenie początkowego femtosekundowego impulsu było tak dobrane, żeby, przy niskim prawdopodobieństwie konwersji, praktycznie nie zdarzało się skonwertowanie dwóch fotonów w pojedynczym krysztale.

Następnie foton 1 był przesyłany do Alicji, foton 4 do Boba, a fotony 2 i 3, za pomocą dużo dłuższych światłowodów, do Wiktora. Dla każdej pary odbieranych fotonów Alicja i Bob wybierali (uprzednio) jedną z trzech niezależnych baz polaryzacyjnych, a następnie dokonywali pomiaru polaryzacji, zanim para fotonów 2 i 3 dotarła do Wiktora.

Wiktor, za pomocą kwantowego generatora liczb losowych, decydował, czy splątać fotony 2 i 3, czy nie. Zgodnie z mechaniką kwantową splątanie takie powoduje splątanie pary 1 i 4, a rozplątanie początkowo splątanych par 1 i 2 oraz 3 i 4, czyli tytułową wymianę splątań. Tylko że pomiary polaryzacji fotonów 1 i 4 zostały już dokonane i to w chwili, gdy nie wiadomo było, czy Wiktor będzie plątał, czy nie będzie.

Ponieważ wszystkie wyniki pomiarów polaryzacyjnych były rejestrowane, więc za pomocą badania korelacji można było stwierdzić, czy wymiana splątania nastapiła, gdy Wiktor plątał, oraz czy nie nastąpiła, gdy tego nie robił.

Wyniki eksperymentu [2] potwierdziły wymianę splątań w pierwszym oraz jej brak w drugim przypadku.

Tymczasem klasyczna intuicja skłania nas do przypisania obiektywnego znaczenia pojedynczym obserwowanym przez nas zdarzeniom, np. dokonanemu przez nas pomiarowi polaryzacji fotonu, ale w takim razie możliwe byłoby wpływanie na przeszłość.

Jak widać, pokusie takiego przypisania należy się oprzeć i uznać, że można kwantowo plątać nie tylko stany rozdzielone przestrzennie, ale i te rozdzielone czasowo.


Źródła
[1]
Asher Peres, Delayed choice entanglement swapping, J. Mod. Opt. 47(2000)139-143.
[2]
Xiao-song Ma, Stefan Zotter, Johannes Kofler, Rupert Ursin, Thomas Jennewein, Časlav Brukner i Anton Zeilinger, Experimental delayed-choice entanglement swapping, Nature Physics, doi:10.1038/ńphys2294, 22 kwietnia 2012.