Only Perception: 量子糾結隨需即得

2008-04-17

量子糾結隨需即得

Entanglement on demand
http://www.physorg.com/news126778906.html

April 07, 2008
By Miranda Marquit

量子資訊處理的問題之一是無效率。光子糾結（entanglement）一般認為是量子運算（quantum computing，用於遠距傳輸與加密）的首選，但現在它是個有時成功有時失敗的問題（hit and miss proposition）。"我們產生糾結光子的唯一方法是「隨機」，" Yosi Avron 說。"你不一定都能獲得成對的糾結，而且在測試光子後，它們就變得毫無用處。"

Avron，以色列 Technion-Israel Institute of Technology 的物理學家，相信他與他的同事已發現一種技術，能夠解決光子糾結的問題。 Avron 與 Technion-Israel 的 Gershoni、Bisker、Lindner 及 Meirom 還有愛丁堡 Heriot-Watt 大學的 Warburton 一同研究。該團隊的方案以時序重排（ time reordering）為中心，並在 Physical Review Letters 中解釋。

"關鍵是某種稱為交換路徑歧異性（switch path ambiguity）的東西，" Avron 解釋。他指出，在量子力學中，一個粒子可同時出現在二個地方。"如果你在一張有二道狹縫的紙上朝它送出一個光子，這個光子可以同時穿越二道狹縫。它無須選擇。如果你在這二道狹縫背後有面屏幕，干涉圖案會在每一道狹縫背後出現。光子會同時穿過二者。"

Avron 接著解釋，關鍵在於為光子設置不同的路徑，讓它們跟隨；在於創造出一種局面，於其中二種狀態會得到相同的結果。在這種方式下，將有可能隨需（on demand）產生已糾結的光子，而非隨機。

"如果你的系統中有個原子，你以受激態開始。它接著放鬆，並在一種中間態（intermediate state）中釋出一個光子。它接著放鬆更多，並在基態釋出一個光子。當我們創造出第二中間態（與第一個完全相同）時歧異性（ambiguity）將會出現，所以，你有種二光子會以交替方式產生的狀態。"

那聽起來很棒，不過 Avron 承認，這是更多問題出現的地方。"很難去獲得二種狀態，而且能像那樣這麼精確，" 他說。"這些狀態具有稍微不同的能量，而這不利於糾結。" 該團隊所提出的解決辦法是重新安排系統的時機（timing）。"這並非新點子，" 他描述，"但我們是第一個創造出一種「那如何能辦到」這種可信理論的人。"

"我們所要做的事只有重新安排其中一種路徑，" Avron 解釋。"而且如果你辦到了，那麼你就能獲得一種狀態，在此你獲得了糾結，因為這些狀態會變得完全相同... 並非在光子的每一世代中相匹配，它有可能與整個世代相匹配，並重新安排它們。量子力學允許這麼做而不會產生不良後果。"

Avron 謹慎地指出，在此階段結果是理論性的。"但是，" 他繼續說，"我們認為有可能設計出一種實驗來測試它。David Gershoni 正在進行這一種實驗。"

實驗可能要花一到二年的時間來完成，不過 Avron 對於結果有自信。"要隨需獲得高品質的量子糾結相當困難，" 他解釋，"而我們所發現的是，那是有可能的，而且是我們能在幾年內辦到的事。"

※ 相關報導：

＊ Entanglement on Demand through Time Reordering
http://link.aps.org/abstract/PRL/v100/e120501