实时可视化的量子纠缠光子

量子力学由于其特殊的性质可以胜过经典应用。但这些相同的有利性质也需要对量子系统有很多了解，这可能不是那么容易。研究人员现在开发了一种方法，可以实时可视化两个纠缠光子的波函数。

他们称之为双光子数字全息术，但让我们一步一步来。波函数是量子力学中一个关键的量，有了它，科学家们就可以了解一个特定物体的性质。这里的物体是光子，也就是光的粒子，它们也被纠缠在一起。纠缠是一种奇特的状态，其中这两个光子是内在联系的。

测量光子的一个性质会使波函数塌缩到一个特定的状态，由于纠缠，这种变化会被纠缠的伙伴瞬间感知，无论它走得多远。要了解量子态的性质，需要很多次测量，而且态越复杂，需要的测量次数就越多。

一般来说，这被称为量子层析，因为态是按“切片”来“成像”的。这项研究背后的团队想出了一种更快更有效地进行量子层析的方法。他们用一个已知的量子态和他们试图测量的态进行干涉。这会产生干涉图案。从这些图像中，可以了解量子态的性质。

这就是全息术部分的由来。全息图是三维物体的二维可视化。所以全息原理让我们可以把一个三维系统的性质降到二维。研究人员能够利用未知量子态和已知态之间的干涉图案，来重建未知波函数。

利用这种干涉全息技术重建了显示阴阳符号的信号

但这不仅仅是一个有趣的理论方法。这种方法还依赖于一个能够以每个像素纳秒级分辨率记录事件的相机系统。

渥太华大学的博士后研究员Alessio D'Errico在一份声明中表示：“这种方法比以前的技术快得多，只需要几分钟或几秒钟，而不是几天。重要的是，检测时间不受系统复杂性的影响，这解决了投影层析成像中长期存在的可扩展性挑战。”

该研究发表在《自然·光子学》杂志上。

本文译自 IFLScience，由 BALI 编辑发布。

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