Wetenschap
Onthulling van een nieuwe kwantumgrens:verstrengeling van frequentiedomeinen
Wetenschappers hebben een vorm van kwantumverstrengeling geïntroduceerd die bekend staat als frequentiedomein-foton-nummer-pad-verstrengeling. Deze vooruitgang in de kwantumfysica omvat een innovatief hulpmiddel, een frequentiebundelsplitser genaamd, die het unieke vermogen heeft om de frequentie van individuele fotonen te veranderen met een succespercentage van 50%.
Jarenlang heeft de wetenschappelijke gemeenschap zich verdiept in de verstrengeling van fotonnummerpaden in het ruimtelijke domein, een belangrijke speler op het gebied van de kwantummetrologie en informatiewetenschap.
Bij dit concept zijn fotonen betrokken die in een speciaal patroon zijn gerangschikt, bekend als NOON-toestanden, waarbij ze zich allemaal in het ene of het andere pad bevinden, waardoor toepassingen mogelijk worden zoals beeldvorming met superresolutie die de traditionele grenzen overschrijdt, de verbetering van kwantumsensoren en de ontwikkeling van kwantumsensoren. computeralgoritmen ontworpen voor taken die uitzonderlijke fasegevoeligheid vereisen.
In een nieuw artikel gepubliceerd in Light:Science &Applications heeft een team van wetenschappers, onder leiding van professor Heedeuk Shin van de afdeling Natuurkunde van de Pohang Universiteit voor Wetenschap en Technologie, Korea, verstrengelde toestanden in het frequentiedomein ontwikkeld, een concept dat lijkt op NOON-toestanden in het ruimtelijke domein, maar met een belangrijke wending:in plaats daarvan van fotonen die over twee paden worden verdeeld, worden ze verdeeld over twee frequenties.
Deze vooruitgang heeft geleid tot de succesvolle creatie van een NOON-toestand met twee fotonen binnen een single-mode vezel, wat het vermogen aantoont om interferentie met twee fotonen uit te voeren met een dubbele resolutie dan zijn tegenhanger met één foton, wat wijst op opmerkelijke stabiliteit en potentieel voor toekomstige toepassingen. .
"In ons onderzoek transformeren we het concept van interferentie van optreden tussen twee ruimtelijke paden naar plaatsvinden tussen twee verschillende frequenties. Deze verschuiving stelde ons in staat om beide kleurcomponenten door een single-mode optische vezel te kanaliseren, waardoor een ongekend stabiele interferometer ontstond", aldus Dongjin. Lee, de eerste auteur van dit artikel, zei.
Deze ontdekking verrijkt niet alleen ons begrip van de kwantumwereld, maar zet ook de weg vrij voor een nieuw tijdperk in de verwerking van kwantuminformatie in het frequentiedomein. De verkenning van de verstrengeling van frequentiedomeinen duidt op veelbelovende ontwikkelingen in kwantumtechnologieën, die mogelijk van invloed zijn op alles, van kwantumdetectie tot veilige communicatienetwerken.