Only Perception: 量子態一舉數得

2008-07-16

量子態一舉數得

Getting many quantum states from one experimental setup
http://www.physorg.com/news135335145.html

July 15, 2008
By Miranda Marquit

(PhysOrg.com) -- "在以線性光學達成（量子）糾結的傳統方式中，有人為你想要的每種單一量子態設計了一種新設置（setup），" Witlef Wieczorek 表示。"我們所做的是製造單一種設置，能讓你觀察很多不同的量子態（quantum states）。"

Wieczorek 是德國 Max Planck Institute for Quantum Optics 以及Ludwig-Maximilians-Universitat Munich 的科學家。他是某個團隊的一份子，該團隊不僅想出該如何使用一種線性光學設置，就能得知數種量子態，他們還證明這樣的設置的確可行。

他的同僚包括 Christian Schmid、Nikolai Kiesel、Reinhold Pohlner 、Harald Weinfurter 以及 Otfried Guhne。其研究則發表在 Physical Review Letters 上。

"為了每一種量子態而得要不斷改變整個設置，那很沒有效率，" Wieczorek 解釋。"但我們現在證明，你擁有一種設置就行了，而且如果你改變了一種參數，你就能得到不同量子態。你不再需要為每一種量子態設計不同的設置了。"

Wieczorek 及其同儕稱這些狀態為「家族（families）」因為它們與整個實驗的設置「相關」，而且只需改變一種實驗的參數就能獲得新的狀態。"我們有一組狀態與這一種設置連結。" 然而，最讓人感到興奮的東西是，這一個特別的家族包含五種量子態，已知在量子資訊的領域中有其應用。

"這些量子態對不同任務來說頗為有用，" Wieczorek 說。"我們一種設置所產生的量子態能用於無走調（decoherence-free，無去同調）通訊、資訊的祕密分享、遠端複製（telecloning）以及獲得不同類型的三量子位元不等糾結態（three qubit inequivalent entangled states）。"

知道不同狀態很棒，不過 Wieczorek 等人也發現之前未討論過的狀態。雖然屬於這個特別家族的未知量子態，現在仍沒有任何已知的實際應用，但它們能對於糾結的整體知識有所貢獻。"我們能在更多細節中，透過研究屬於此狀態家族的特別特性，例如，糾結強健度或持續度（persistency），將這個家族的特性描繪的更加完善。而且，誰知道呢？也許這些未知狀態在未來將有其應用。"

目前的研究是以四光子的糾結態完成，但 Wieczorek 希望能將這種構想擴展到六光子糾結態。"下一步，我們想要玩六光子，" 他說。"而且我們有一種我們如何能其應用到這個設置的構想了。"

在大多數的情況下，Wieczorek 等人限制他們自己只能觀察一小部份的狀態。然而，任何數量的狀態都有可能達成。"原則上，你能夠從每一種你所改變的參數看見不同的狀態。你能看見無窮的狀態。"

但現在，Wieczorek 對於到目前為止所完成的結果感到滿意。"這使得那變得更容易。我們能說，我們想要關於某種特殊應用的狀態，而我們只要設定參數。當我們真的要做其他某件事時，我們所要做的是改變參數。"

※ 相關報導：

＊ Experimental Observation of an Entire Family of Four-Photon Entangled States
http://link.aps.org/abstract/PRL/v101/e010503

Witlef Wieczorek, Christian Schmid, Nikolai Kiesel,
Reinhold Pohlner, Otfried Guhne, and Harald Weinfurter
Phys. Rev. Lett. 101, 010503 (2008)
doi: 10.1103/PhysRevLett.101.010503