Đừng bao giờ nói rằng học giả không có mắt nhìn đến điều cao siêu.

Bằng cách mã hóa và giải mã một ký hiệu tiếng Trung cho tính đối ngẫu và sự hài hòa trong trạng thái lượng tử của hai photon vướng víu, các nhà vật lý gần đây đã chứng minh được hiệu quả vượt trội của một kỹ thuật phân tích mới.

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Sapienza ở Rome và Đại học Ottawa ở Canada đã sử dụng một phương pháp tương tự như phương pháp phổ biến công nghệ 3D Để đo thông tin vị trí hạt một cách nhanh chóng và đáng tin cậy.

Bằng cách cải tiến các phương pháp hiện có để nắm bắt các chi tiết quan trọng về các trạng thái khác nhau trong các hạt vướng víu, nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ cung cấp cho các kỹ sư các công cụ tính toán và hình ảnh mới tạo thành nền tảng của công nghệ lượng tử.

Các photon riêng lẻ, giống như bất kỳ hạt nào, được mô tả tốt nhất dưới dạng một tập hợp các khả năng phát triển chậm trước khi phép đo mang lại cho chúng những con số thực tế, cố định. Sự phân cực, spin, động lượng và thậm chí cả vị trí của nó đều không ổn định như một đồng xu lăn trong không khí cho đến khi một bàn tay ẩn dụ đập vào nó trong một trường hợp.

Nếu hai photon có chung một loại lịch sử nào đó – giống như hai đồng xu được rút ra từ cùng một chiếc ví – thì việc đập vào một hạt giống như dừng chiếc kia đang bay giữa chừng. Bởi vì chúng gắn bó với nhau nên việc biết điều gì đó về cái này sẽ cho bạn thước đo về cái kia như thể nó cũng được đặt đúng chỗ.

Các nguyên tắc cơ bản của trò chơi may rủi này tạo thành nền tảng của máy tính lượng tử. Nhiều hạt vướng víu được gọi là qubit có thể có một trong các trạng thái của chúng được đọc theo cách sẽ nhanh chóng trả lời các câu hỏi toán học được thiết kế đặc biệt.

Tuy nhiên, tại sao chỉ sử dụng một trạng thái khi các hạt có rất nhiều đặc tính không xác định để lựa chọn, điều này biến các qubit hai chiều đơn giản thành các qubit “đa chiều”? qudits?

Để xây dựng một bức tranh phức tạp hơn về một hạt, các nhà vật lý có thể thực hiện một loạt biện pháp, giống như nhiều tia X được sử dụng để xây dựng hình ảnh 3D của một vật thể. Chụp cắt lớp vi tính.

Một trong những vấn đề chính trong việc thích ứng Chụp cắt lớp định lượng Để nắm bắt được nhiều chiều của một hạt là công việc cần thiết. Khi số lượng trạng thái được đọc tăng lên, số liệu cũng tăng theo cấp số nhân, điều này làm tốn thời gian và làm tăng đáng kể nguy cơ xảy ra lỗi.

Hình ba chiều kỹ thuật số hai photon có thể thay đổi điều đó. Cũng giống như các hình ba chiều thông thường cho phép chúng ta truy xuất thông tin ba chiều từ bề mặt hai chiều, cách các sóng giao thoa với nhau có thể được sử dụng để suy ra nhanh chóng và chính xác các chiều bổ sung chỉ từ một vài chi tiết được mang giữa một cặp photon.

Các nhà vật lý đã sử dụng sự giao thoa của các hạt vướng víu để lập bản đồ các vật thể ẩn trong cái gọi là chụp ảnh ma. Bằng cách biết đầy đủ về vị trí của một photon đơn lẻ được gửi dọc theo một đường đi, người ta có thể biết được bí mật về hành trình của đối tác của nó qua đường đi thứ hai thông qua sự giao thoa của các sóng của nó.

Bằng cách áp dụng thủ thuật chụp ảnh ba chiều, các nhà nghiên cứu có thể đọc thông tin vị trí trong sự giao thoa của hai sóng ánh sáng riêng biệt và phục hồi đủ thông tin để tái tạo biểu tượng âm dương được lập trình trong thiết bị tạo photon.

Đơn giản như sự biểu hiện của âm dương, hình ảnh tĩnh duy nhất này thể hiện bước nhảy vọt lớn trong việc đo lường nhiều trạng thái lượng tử trong thời gian ngắn.

“Phương pháp này nhanh hơn đáng kể so với các kỹ thuật trước đó, chỉ cần vài phút hoặc vài giây thay vì vài ngày.” Anh ta nói Nhà vật lý Đại học Ottawa Alessio Derico.

“Điều quan trọng là thời gian phát hiện không bị ảnh hưởng bởi độ phức tạp của hệ thống – một giải pháp cho thách thức về khả năng mở rộng lâu dài trong chụp cắt lớp xạ ảnh.”

Nghiên cứu này đã được công bố trên Quang tử tự nhiên.