Естественные науки

Вопрос физикам: как исследователи создают квантовую запутанность двух объектов (фотонов, электронов)?

Практически все статьи об экспериментах по квантовой телепортации начинаются со слов: "Возьмем пару запутанных фотонов". Но ОТКУДА возьмем? В вводной статье я вычитал только информацию об эксперименте Аспекта, с излучением и измерением двух фотонов из атома (из какого вещества, неизвестно) . Еще в одной: о разделении светового луча кристаллом, в следствие чего создается два запутанных луча. Но как же получают те самые фотоны? Как именно делают их запутанными? Насколько я понял, исходя из кучи экспериментов, их создание, уже не есть фантастика. Надеюсь, здесь есть сведущие, уже половину интернета, кажется, перерыл
Это просто - берут квантовый генератор когерентного излучения и направляют его на кристалл с нелинейными оптическими свойствами.
В результате получается конус, в двух противоположных точках которого возникают спутанные пары частиц.
Тимур Науразбаев
Тимур Науразбаев
62 376
Лучший ответ
Плохо искали

В простейшем случае источником S потоков запутанных фотонов служит определённый нелинейный материал, на который направляется лазерный поток определённой частоты и интенсивности (схема с одним эммитером) [33]. В результате спонтанного параметрического рассеяния (СПР) на выходе получаются два конуса поляризации H и V, несущие пары фотонов в запутанном квантовом состоянии (бифотоны)[34]

При СПР типа II под воздействием поляризованного лазерного излучения
накачки в кристалле бета-бората бария спонтанно рождаются бифотоны,
сумма частот которых равна частоте излучения накачки:

ω1 + ω2 = ω

а поляризации ортогональны в базисе, определяемом ориентацией
кристалла. Благодаря двойному лучепреломлению, при определённых условиях
фотоны имеют одну частоту и излучаются вдоль двух конусов, не имеющих
общей оси. При этом в одном конусе поляризация вертикальная, а во втором
— горизонтальная (по отношению к ориентации кристалла и поляризации
излучения накачки) . При СПР для волновых векторов также верно

\vec{k_1} + \vec{k_2} = \vec{k}

поэтому, если забирать один фотон бифотонной пары из одной линии
пересечения конусов, то второй фотон можно всегда забрать из второй
линии пересечения.

В кристалле фотоны разных поляризаций распространяются с разной
скоростью, поэтому в реальной экспериментальной установке каждый пучок
дополнительно пропускается через такой же кристалл половинной толщины,
повёрнутый на 90°. Кроме того, для нивелирования поляризационных
эффектов, в одном из пучков вертикальная и горизонтальная поляризации
меняются местами при помощи комбинации полуволновой и четвертьволновой
пластинок. Создаваемые в результате СПР члены бифотонной пары можно
обозначить индексами 1 и 2, при этом:

каждый фотон с равной вероятностью может находиться в одном из двух состояний поляризации \mathcal{j}x\mathcal{i} или \mathcal{j}y\mathcal{i}поляризации фотонов ортогональны, каждый фотон с равной вероятностью может попасть в пучок m или n — это мы назовём пространственным состоянием фотона — мода \mathcal{j}m\mathcal{i} и мода \mathcal{j}n\mathcal{i}