La prima osservazione di 8 fotoni entangled distrugge il record di entanglement

L'entanglement è lo strano fenomeno quantistico in cui gli oggetti diventano così strettamente collegati da condividere la stessa esistenza. Nel linguaggio della fisica, sono descritti dalla stessa funzione d'onda.

Intricare le cose non è poi così difficile. La maggior parte delle interazioni implica l'entanglement di un tipo o dell'altro.

Il problema è bloccarlo. L'entanglement è un fenomeno fragile e fugace. Lampeggia e si disperde nell'ambiente. Ecco perché è così difficile da preservare, osservare e in definitiva così difficile per i fisici con cui giocare.

Negli ultimi anni, i fisici hanno imparato a intrecciare tutti i tipi di oggetti in coppie: fotoni, elettroni, atomi e così via. Nel 1999, hanno creato un qutrit impigliando tre fotoni. L'anno scorso, hanno anche impigliato 6 fotoni.

Oggi, tuttavia, Xing-Can Yao e compagni dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina a Hefei, affermano di aver battuto questo record impigliando 8 fotoni, quindi manipolandoli e osservandoli tutti contemporaneamente.

Non è un'impresa facile. Ottenere otto fotoni esattamente dove li vuoi allo stesso tempo è l'equivalente meccanico quantistico di allevare gatti (chiaramente della varietà Schrodinger).

Il trucco consiste nell'inviare prima un fotone ad alta energia attraverso un cristallo non lineare che lo converte in due fotoni entangled ma a energia inferiore. Uno di questi, il fotone A, entra nell'apparato sperimentale mentre l'altro viene nuovamente diviso in due da un altro cristallo.

Questa coppia è, ovviamente, entangled con il fotone A. Una di questa coppia entra quindi nell'apparato mentre l'altra viene nuovamente divisa, creando ancora un'altra coppia che è impigliata con il fotone A. Uno di questi entra nell'apparato mentre l'altro è diviso e così via, finché non ci sono otto fotoni nell'apparato, tutti entangled tra loro e il fotone A .

Il problema con questo processo è che si traduce in un raggio molto debole. Con il tipo di laser disponibili fino a poco tempo fa, il meglio che poteva essere gestito era una velocità di conteggio di circa 10^-5 hertz. Questo è un colpo simultaneo di 8 fotoni ogni centomila secondi o circa un conteggio al giorno. Anche i postdoc non hanno quel tipo di pazienza.

Xing-Can Yao e compagni affermano di aver aggirato questo problema utilizzando una sorgente laser ultravioletta molto più luminosa che produce coppie di fotoni entangled a una velocità molto più elevata. Naturalmente, hanno anche dovuto imparare a manipolare otto fotoni entangled.

Questo è significativo. Avere otto fotoni entangled è la cosa più vicina che i fisici siano arrivati ​​ad avere un gatto di Schrodinger in laboratorio. Ciò potrebbe fornire nuove intuizioni sulla nostra comprensione delle questioni intriganti della transizione da classica a quantistica, affermano Xing-Can Yao e co.

Ma consente anche una serie di altri trucchi quantistici. Ad esempio, uno stato a 8 fotoni dovrebbe consentire loro di dimostrare un modo potente di correggere gli errori quantistici chiamato correzione dell'errore topologico. Molti fisici pensano che la correzione dell'errore topologico sarà una delle tecnologie abilitanti dell'informatica quantistica su larga scala, ma nessuno è stato in grado di testarla, fino ad ora.

Ed essere in grado di manipolare uno stato di 8 fotoni consentirà loro di simulare altri sistemi quantistici. Ciò dovrebbe consentire di simulare per la prima volta vari fenomeni della chimica quantistica e persino della biofisica.

E per farlo usando nient'altro che la luce (con un po' di fumo e specchi gettati dentro).

Rif: arxiv.org/abs/1105.6318 : Osservazione dell'entanglement a otto fotoni

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