怪异的量子力学现象：用光子径向位置和动量相关性，能让光子纠缠！

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怪异的量子力学现象：用光子径向位置和动量相关性，能让光子纠缠！

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天文物理 1 week ago


物理学家研究表明，利用光子的径向位置和轨道角动量状态之间的相关性，可以纠缠光子。在其发表在《物理评论快报》期刊上的研究论文中，报告了用纠缠光子进行的实验以及发现到的东西。随着科学家们继续研究“怪异”的量子力学现象，纠缠已经成为头条新闻。研究表明，不同类型的量子粒子可以纠缠，特别是光子可以通过极化等属性之间的相关性纠缠。

                               
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在这项新研究中，研究人员已经表明，纠缠光子对也可以通过光子径向位置和径向动量之间的相关性来纠缠。对于光子，径向位置是光子的半径状态，光子径向动量是描述通过环是收缩还是膨胀的一种方式。在这项新研究中，研究人员试图了解是否有可能使用这两个属性来关联纠缠光子为了找出答案
研究人员通过向晶体发射激光产生了一对纠缠光子，每个纠缠光子随后被两个空间光调制器引导到一个单独的臂上。一个调制器检查半径之间的相关性，另一个检查动量。调制器只允许预定义类型的光子通过，能够通过的光子由位于臂末端的探测器测量。如果两个光子都通过了调制器，那么它们就被认为是纠缠的。

                               
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实验表明，光子确实可以通过径向位置和动量来关联。研究人员认为其发现开辟了以新的方式使用纠缠光子的可能性，例如创造专门的光镊，用于更精确地移动俘获粒子等应用。这样的纠缠光子可以用来创造新类型的密码学应用，或者用作测试物理理论的实验工具。众所周知，光子的角位置和轨道角动量(OAM)是量子信息科学技术中广泛探索的一对共轭变量。

                               
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相比之下，径向自由度仍然相对较少。新研究利用径向变量，即径向位置和径向动量，来证明下转换光子之间的Einstein-Podolsky-Rosen关联。在实验中，准备了各种环形孔径来确定径向位置，并使用本征模投影来测量径向动量。所得到的关联违反了独立粒子的海森堡测不准原理，从而在双光子波函数的径向结构中体现了纠缠特征。


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参考期刊《物理评论快报》

DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.060403