تبلیغات
باران الکترونیک - درهم تنیدگی چند فوتونی و روش­های تولید آن

در سال 1704 در مقاله ­ی اپتیکس، نیوتن ادعا کرد که نور از ذره تشکیل شده است و به شدت با تصویر هویگنس مخالفت کرد. پس از آن با آزمایش تداخل دو شکافی یانگ، به نظر می­رسید تصویر موجی نور کامل باشد. این دیدگاه توسط الکترودینامیک ماکسول، تقویت شد. بعد از 201 سال، انیشتین ذرات نور را دوباره معرفی کرد و از این طریق اثر فوتوالکتریک را توضیح داد. نتیجه­ی نهایی ایده­ی انیشتین بعد از کارهای اساسی بوهر، هایزنبرگ و شرودینگر، باعث تولد مکانیک کوانتمی در سال 1925 شد. الکترودینامیک کوانتمی، نظریه­ی نهایی نور، که در آن فوتون برانگیختگی بنیادی میدان الکترومغناطیس کوانتیزه که با بارها فعل و انفعال دارد، توسط دیراک (1927) شرح داده شد و پایداری داخلی­اش توسط دایسون، فینمن و تونوماگا حدود بیست سال بعد، اثبات شد. مطابق این نظریه ­ها، فونون و نیز تمام ذرات کوانتمی هم خاصیت موجی و هم خاصیت ذره­ای از خود نشان می­دهد، پدیده­ای که دوگانگی موجی-ذره­ای نامیده می­شود. طبیعت موج توسط تداخل آشکار می­شود در حالی که طبیعت ذره­ای می­تواند در رویدادهای جذب و آشکارسازی تشخیص داده شود

اساس دنیای کوانتم: درهم تنیدگی

درهم تنیدگی خصوصیت چند سیستم کوانتمی است که حالت یک سیستم نمی­تواند مستقل از دیگر سیستم ­ها دیده شود. درهم تنیدگی اساس بیش­تر اثرات صرفاً کوانتمی و قابل توجه می­باشد منبع اصلی بیش­تر کاربردهای کوانتوم در پردازش اطلاعات می­باشد. در اصل، درهم تنیدگی اولین بار توسط انیشتین، پودوسکی و روزن برای نشان دادن این که مکانیک کوانتمی ناقص است، مورد استفاده قرار گرفت. این سه نفر (EPR) استدلال کردن که نتیجه­ ی اندازه ­گیری روی هر سیستم فیزیکی، قبل و مستقل از اندازه­گیری، مشخص است (واقع­گرایی[1]) و این که خروجی نمی ­تواند وابسته به هر عملی در نواحی شبیه مکان جدا از هم، باشد (محلیت انیشتین[2]). این معیار EPR اکنون واقع گرایی محلی نامیده می­ شود. آن­ها از هم بستگی کامل حالت­ های درهم تنیده (اغلب حالت­های EPR نامیده می­شود) برای تعریف "عناصر واقع­گرایی"، مفهومی که به نظر آن­ها در نظریه ­ی کوانتوم گم شده بود، استفاده کردند. عناصر واقع­گرایی پیش بینی های قطعی هستند که در واقع بدون انجام اندازه­گیری و اختلال فیزیکی به سیستمی که تعلق دارند، می­توانند معین شوند. چون عناصر واقع­گرایی در موارد مطالعه شده استدلال می­شد که لزوماً وجود دارند، این سه نفر ادعا کردند که در حال نقض کردن رابطه­ی عدم قطعیت هایزنبرگ هستند.

تناقض EPR و همراه با آن درهم تنیدگی حالت­های کوانتمی یک مسئله­ی فلسفی باقی ماند و به نظر می­رسید برای حدود سی سال غیر قابل آزمایش باشد. زمانی در این زمینه پیشرفت حاصل شد که بل به نامساوی ،جالب توجه خود دست یافت که نشان می­داد هم­بستگی دو ذره برای دو اسپین با هر مدل واقع­گرایی محلی، ناسازگار است. آزمایشات پیش­گامانه­ی بل توسط عده­ای دیگر انجام شد که از مشهورترین آن­ها می­توان از اسپکت[3] و همکارانش نام برد. در آزمایشات اولیه از قطبش جفت فوتون­های درهم تنیده حاصل از اتصالات اتمی، استفاده می­شد. در اواخر سال­های 1980، تبدیل کاهنده­ی پارامتری به عنوان روشی مناسب و مقاوم برای تولید فوتون­های درهم تنیده، کشف شد.

یک ربع قرن بعد از مقاله ­ی بل، آشکار شد که ناسازگاری واقع­گرایی محلی با مکانیک کوانتمی، برای حالت­های درهم تنیده­ی چند ذره­ای، جالب توجه­تر می­باشد. نظریه­ی GHZ[4]، نشان داد که مفهوم عناصر واقع­گرایی EPR، با خود در تناقض هستند. یعنی این­که شرایطی وجود دارد که واقع­گرایی محلی و مکانیک کوانتمی، حتی برای نتایج کاملاً هم­بسته، که نقطه­ی شروع استدلال EPR بود، پیش­بینی­های کاملاً متناقض می­کنند. مقاله­ی GHZ نشان داد که تداخل­سنجی چند ذره­ای، یک عرصه غنی آزمایش نشده و از نظر کلاسیکی پر از پدیده­های متناقض می­باشد. اما در آن زمان هیچ منبع موثر درهم تنیدگی سه یا چهار فوتونی وجود نداشت. بنابراین یک فصل جدیدی در آزمایشات اپتیک کوانتومی چند فوتونی، باز شد اما باید برای ایده­ها و فن­آوری­های آزمایشات جدید، صبر می­کرد [1]. درهم تنیدگی چند ذره­ای مهمترین ویژگی مخابرات کوانتمی و پروتکل­های محاسباتی می­باشد[2].



[1] realism

[2] Einstein's locality

[3] Aspect

[4] Greenberger, Horne, and Zeilinger

فهرست مطالب

مقدمه

اساس دنیای کوانتم: درهم تنیدگی

منابع درهم تنیدگی فوتونی

روش‌های تولید درهم تنیدگی چند فوتونی‏          

تولید فوتون‌های درهم تنیده در منبع یکسان با استفاده از تبدیل کاهنده‌ی پارامتری

تولید سه فوتون درهم تنیده

تولید چهار فوتون درهم تنیده

تولید درهم تنیدگی چند فوتونی با استفاده از راه انداز اپتیک خطی

تولید حالت 3- فوتونی ‏GHZ‏ با استفاده از عناصر اپتیکی و آشکارسازهای تک فوتونی

تولید حالت ‏n‏- فوتونی ‏GHZ‏ با استفاده از عناصر اپتیکی و آشکارسازهای تک فوتونی

تولید حالت ورودی

تولید درهم تنیدگی چند فوتونی با استفاده از سیستم اتم-کاواک

 

 

دانلود فایل PDF

دانلود فایل Power Point


  • آخرین ویرایش:چهارشنبه 29 مهر 1394
نظرات()   
   
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر
آخرین پست ها