Исследователи из Рочестерского университета и Университета Оттавы обнародовали недавно разработанный метод непосредственного измерения состояний поляризации света. Их работа преодолевает некоторые важные проблемы знаменитого принципа неопределенности Гейзенберга, а также применима к кубитам — строительным блокам квантовой теории информации.

 

Физики впервые провели прямые измерения состояния поляризации света

 

Прямой метод измерения волновой функции был впервые разработан в 2011 году учеными из Национального исследовательского совета Канады. Такие прямые измерения волновой функции ранее казались невозможными, потому что ключевой принцип — принцип неопределенности — несет идею, что некоторые свойства квантовой системы могут быть мало известны, если некоторые другие связанные с ним свойства были известны с высокой точностью. Возможность проведения этих измерений непосредственно бросает вызов идее, что полное понимание квантовой системы никогда не может исходить от непосредственного наблюдения.

Группа исследователей под руководством Роберта Бойда измерила состояния поляризации света, то есть направления электрического и магнитного полей световых колебаний. Основной результат их работы: можно измерить ключевые переменные, известные как «сопряженные» переменные, квантовой частицы напрямую. Состояния поляризации света могут быть использованы для кодирования информации, поэтому они могут стать основой кубитов в приложениях квантовой информации.

Напомним, что ранее метод, называемый квантовой томографией, позволил исследователям провести оценку информации, содержащейся в этих квантовых состояниях, но лишь косвенно. Так как квантовая томография требует интенсивной пост-обработки данных, а это трудоемкий процесс. Таким образом, в принципе, новая техника дает ту же информацию, как и квантовая томография, но значительно оперативнее.

Бойд и его коллеги использовали координаты и импульсы света в качестве индикатора состояния поляризации. Для поляризационных процессов они использовали кристаллы, дважды преломляющие лучи. Когда свет проходит через такой кристалл, появляется пространственное разделение для различной поляризации. Например, если свет состоит из комбинации горизонтально и вертикально поляризованных компонентов, то позиции отдельных компонентов будут распространяться, когда свет проходит через кристалл в соответствии с его поляризацией. Толщиной кристалла можно управлять точностью измерения.

Источник