神秘量子舞蹈 捕獲光子的量子糾纏
編譯／高晟鈞
來自渥太華大學與羅馬第一大學的研究團隊，在最近展示了一種新技術，可以將兩個糾纏光子的波函數可視化。
波函數與量子糾纏
用一雙鞋來比喻的話，糾纏的概念就像是你隨機選擇了一隻鞋子。當你識別出一隻鞋（無論左右腳），另一隻鞋的性質就會同時立即被識別出來。
而波函數則是量子力學的核心原理，它提供了與粒子量子態有關的所有信息。在鞋子例子中，波函數攜帶了所有關於左右腳、尺寸、顏色、款式等信息。更準確地說，波函數使量子科學家能夠預測量子實體的各種測量的可能結果，例如位置、速度等。
量子態斷層掃描
了解這種量子系統的波函數是一項具有挑戰性的任務——這也稱為量子態斷層掃描。量子斷層掃描可以簡單理解為從投射到不同牆壁上的物體陰影，從而推斷出整個物體的形狀與狀態。例如在CT電腦掃描中，就可以利用2D圖像重建3D對象的信息。
而在經典光學中，還有另一種重建3D物體的方法。這稱為數字全息投影，基於記錄單個圖像（稱為乾涉圖），通過將物體散射的光與參考光進行干涉而獲得。
從斷層掃描衍伸的概念與技術
重建雙光子態需要將其與可能的量子態疊加，然後分析兩個光子同時到達的位置的空間分佈。兩個光子同時到達的圖像稱為重合圖像。這些光子可能來自參考源或未知源，而這就產生了可用於重建未知波函數的干涉圖案。
這種方法比以前的技術要快得多，只需要幾分鐘或幾秒鐘而不是幾天。重要的是，檢測時間不受系統複雜性的影響——這是投影斷層掃描中長期存在的可擴展性挑戰的解決方案。
這項研究對於量子技術的進步，包括了量子通信、量子成像都有著巨大的影響。
資料來源:Phys.org
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