スコットランドの科学者たちは、物理的状態が不確実な瞬間に、絡み合った光子の世界初の画像を取得しました。この研究はScienceAdvancesに掲載されています。
量子もつれは、いくつかの粒子の量子状態が、それらの間の距離に関係なく相互接続される現象です。この現象は、量子テレポーテーション、暗号化、コンピューター技術に適用されます。アインシュタインと彼の同僚は、量子力学が現実を完全に反映している場合、絡み合ったシステムのある部分の状態に関する知識が別の部分の状態を自動的に決定することを示しました。この場合の情報は光速よりも速く伝達されることがわかります。これは古典物理学の法則では不可能です。
量子力学では、粒子は空間内に明確な位置がない波でもあります。オブザーバーが現れたときだけ、システムは1つの明確な量子状態をとる必要があります。絡み合った粒子は、それらの間に1000 km以上ある場合でも、互いの状態の選択に影響を与えます。
エディターから
読者のマラー・カマデエフは、ソーシャルネットワークに関するコメントの中で、この作品の重要性に注意を払う必要があることを強調しました。ベルの不等式の充足をチェックすることにより、粒子の量子もつれを実験的に証明することができます。ベルの不等式は、粒子の1つがとる状態を決定する隠れたパラメーターの存在を前提としており、実験結果を予測できます。それらが満たされない場合、粒子は絡み合っていると見なすことができます。ベルの不等式の違反を証明した実験は、主に光子の偏光の対応をチェックするだけでなく、電子のスピンとの対応をチェックすることで、すでに複数回実行されています。この研究では、科学者たちは、渦巻く光の光子の軌道角運動量における不等式の違反の証拠を幽霊のように視覚化するための装置を組み立てることに成功しました。
グラスゴー大学のPaul-AntoineMoreauらは、絡み合った光子のペアを分離しました。一方は液晶を介して送信され、空間光変調器の役割を果たし、光子の位相を変更し、もう一方は直接検出器に送られました。カメラは、同じ変換が行われた瞬間のすべての光子の画像をキャプチャしましたが、それらは空間で分離されていました。つまり、量子もつれの瞬間です。
実験装置の図。左下隅の結晶で生成されたもつれ光子は、2つのビームに分割されます。最初はフィルターを通過し、次に検出器に到達します。 2番目のビームはすぐに検出器に当たります。青はフーリエ面を示し、黄色は画像面を示します。
絡み合った光子のペアの干渉の画像。そのうちの1つは4つの異なるフィルターを通過しました。
超高感度カメラは、絡み合った光子のペアが検出器に当たった瞬間にのみ、単一の光子をキャプチャして写真を撮ることができました。 4つの異なるフィルターを通過したペアの4つの別々の画像に加えて、作品の作者は4つの位相変化すべてを含む1枚の写真を受け取りました。
実験の結果は、量子現象の画像を取得するための技術の開発を後押しし、それにより科学者はこれらのプロセスとそのさらなる応用をより深く理解できるようになります。
エンタングルメントはすでに量子技術で使用されていますが、科学者がこの効果を捉えたのはこれが初めてです。しかし、物理学者がそのような実験の計画を提案したとき、肉眼で量子もつれ粒子を見ることがすでに可能でした。
