Fizycy zmierzyli stan W trzech splątanych kwantowo fotonów — ScienceAlert

Naukowcy z Uniwersytetu Kioto i Uniwersytetu w Hiroszimie zademonstrowali jednoetapowy pomiar stanu W splątania kwantowego trzech fotonów. Metodę opisano w artykule opublikowanym we wrześniu 2025 roku w czasopiśmie Science Advances, informuje ScienceAlert.

Jednoetapowy pomiar

Zespół zastosował opracowane przez siebie urządzenie optyczne oparte na dyskretnej transformacie Fouriera, które działało jako interferometr. Wprowadzano do niego trzy fotony o znanej polaryzacji. Urządzenie kierowało je różnymi drogami, a następnie ponownie je łączyło, aby zbadać interferencję ich funkcji falowych.

Takie podejście umożliwiło zbadanie symetrii cyklicznej stanu W. Przy tej właściwości opis systemu nie zmienia się, gdy jego poszczególne fotony są cyklicznie przestawiane. Badacz informacji kwantowej Shigeki Takeuchi nazwał eksperyment rzeczywistą demonstracją pomiaru stanów W trzech fotonów.

Więcej aktualnych wiadomości na kanale UA.News w Telegramie Telegram.

Dokładność i zastosowania

Średnia dokładność rozróżniania stanów wyniosła 0,871 ± 0,039. Według źródła badacze prawidłowo identyfikowali stan W w około 87% przypadków. Przekracza to matematyczny próg 66,7%, który autorzy wiążą z demonstracją pomiaru splątanego stanu trzech cząstek.

Do określania parametrów systemów splątanych kwantowo często stosuje się tomografię kwantową. Wymaga ona licznych pomiarów i dużej liczby identycznych systemów, ponieważ pomiar wyprowadza system ze stanu splątania. Ponadto liczba pomiarów potrzebnych do odtworzenia stanu rośnie wykładniczo wraz ze wzrostem liczby cząstek.

Stan W różni się od stanów Greenbergera–Horne’a–Zeilingera tym, że po utracie jednej splątanej cząstki pozostałe mogą zachować użyteczny stan splątany. Zespół wyjaśnił odchylenie od 100-procentowej dokładności niedoskonałościami przygotowania fotonów i układu pomiarowego. W przyszłości badacze planują rozwijać fotoniczne układy kwantowe na chipie do takich pomiarów.