(Phys.org) — Natuurkundigen hebben aangetoond dat twee onafhankelijk ontwikkelde concepten - kwantumcoherentie en de niet-klassiekheid van licht - beide voortkomen uit dezelfde onderliggende bronnen. Het vermogen om schijnbaar verschillende fenomenen binnen één enkel raamwerk te verklaren, is lange tijd een bevredigende ambitie geweest in de natuurkunde, en hier kan het ook potentiële toepassingen hebben voor kwantuminformatietechnologieën.

de fysici, Kok Chuan Tan, Tyler Volkoff, Hyukjoon Kwon, en Hyunseok Jeong, aan de Nationale Universiteit van Seoel, hebben een paper over hun werk gepubliceerd in een recent nummer van Fysieke beoordelingsbrieven .

"De resultaten verenigen twee bekende maar onafhankelijk ontwikkelde begrippen in de kwantuminformatietheorie en kwantumoptica:het concept van kwantumcoherentie dat recentelijk is ontwikkeld op basis van het raamwerk van kwantumbrontheorieën, en het idee van niet-klassiek licht dat sinds de jaren zestig is gevestigd op basis van de kwantumtheorie van licht, "Jeong vertelde" Phys.org .

Zoals Jeong uitlegde, een belangrijke vraag in de natuurkunde is hoe de grens te trekken tussen 'kwantum' en 'klassiek' en hoe de mate van 'kwantum' te kwantificeren. In hun nieuwe werk de natuurkundigen ontwikkelden een procedure die de hoeveelheid coherentie in een superpositie van coherente toestanden kwantificeert. Deze informatie vertelt in wezen hoe "kwantum" versus hoe "klassiek" deze toestanden zijn, wat handig is voor veel kwantuminformatietaken.

In het proces om dit te doen, de wetenschappers ontdekten dat dezelfde bron die coherentie meet, ook kan worden gebruikt om de niet-klassieke aard van licht te meten. Deze bevinding helpt enkele eerdere observaties te verklaren, zoals dat zowel coherentie als niet-klassiek licht kan worden omgezet in kwantumverstrengeling. Zoals de nieuwe resultaten laten zien, dit komt omdat niet-klassiek licht kan worden geïnterpreteerd als een vorm van samenhang.

"Ik denk dat het altijd interessant is om nieuwe ideeën toe te passen op oude concepten om te zien of we extra inzicht kunnen krijgen, ' zei Tan. 'In dit geval, de bronnentheorie van coherentie is een relatief nieuw hulpmiddel dat beschikbaar is voor de gemeenschap, terwijl niet-klassiek licht dat is, relatief gezien, een veel ouder concept uit een volwassen vakgebied. Door een verbinding te leggen tussen de twee concepten, onze hoop is om synergie te kunnen creëren, waar de tools en inzichten die we krijgen uit coherentie kunnen worden gebruikt om meer inzicht te krijgen in de innerlijke werking van niet-klassiek licht en vice versa. Bijvoorbeeld, ons werk suggereert dat het feit dat zowel coherentie als niet-klassiek licht beide kunnen worden omgezet in verstrengeling, geen toeval is."

Hij voegde eraan toe dat de eenwording van deze twee concepten in de toekomst de deuren kan openen voor onverwachte ontdekkingen.

"Dan is er dit idee van eenwording, "zei hij. "Spaarzaamheid is een deugd voor zover het de natuurkunde betreft, er is dus een inherente aantrekkingskracht in het hebben van een enkel raamwerk in plaats van dingen afzonderlijk te behandelen. We laten zien dat dit kan, maar niet noodzakelijk rechtlijnig. Het feit dat er een manier is om discrete systeemcoherentie en continu niet-klassiek licht op gelijke voet te behandelen, suggereert ook methoden om de niet-klassieke effecten te bestuderen die voortkomen uit de kruising van deze twee regimes. Dit tussenregime kan mogelijk leiden tot nieuwe en interessante kwantumfenomenen."

In de toekomst, de onderzoekers zijn van plan om het verband tussen de twee fenomenen verder te onderzoeken, in de hoop dat het kan leiden tot praktische toepassingen.

"Voor nu, we zijn nog in de beginfase van het proberen om gebruik te maken van dit parallellisme tussen coherentie en niet-klassiek licht, Tan zei. "Er zijn enkele veelbelovende toepassingen van coherentie die kunnen worden overgedragen, met wat gekibbel natuurlijk naar de continue variabele, kwantumlichte kant van de dingen en vice versa waar we naar kijken.

"Zoals eerder vermeld, we zijn ook geïnteresseerd in het bestuderen van het regime waar niet-klassiek licht interageert met discrete systemen, zoals spins of atomen. Dit is een belangrijk onderdeel van kwantuminformatie- en communicatietechnologie waar licht dat in wisselwerking staat met materie alledaags is, dus we hebben goede hoop dat de niet-klassiekheid in dit regime uiteindelijk kan worden omgezet om een ​​nuttige taak uit te voeren."

© 2017 Fys.org