ння інтерференційної картини спільної ймовірності фотодетектірованія, є перекриття хвильових пакетів фотонів, що надходять на вхід, в області светоделітель.
Ця умова - не що інше, як необхідна вимога нерозрізненості фотонів на светоделітель, яке, як вже було зазначено вище, грає першорядну роль у процесах квантової інтерференції.
Подібні статистики можуть бути корисні для визначення стану переплутав пари частинок. Приміром, є єдиною антисиметричною хвильової функцією з усіх белловського станів. Спостерігаючи антікорреляцію поляризаций на виході светоделітель, отримуємо можливість виділити це стан відносно всіх інших [14].
Взагалі, за рахунок того, що різні белловського стани можуть давати різні інтерференційні ефекти, з'являється можливість диференціювати їх один від одного. В результаті, були створені системи з ряду светоделітель, здатні шляхом вимірювання різних спільних кореляцій, розрізняти пари станів або навіть кожне з 4 станів базису [15].
Визначення хвильової функції однієї частини системи викличе редукцію хвильового пакету іншій частині в деякий певний стан. Вибір базису, в якому відбуватиметься детектування хвильової функції, є найважливішим інструментом в реєстрації переплутаних станів. Описані вище вимірювання, в силу законів квантової механіки, проектують спільну хвильову функцію пари частинок на белловського базис і називаються проекційними вимірами Белла (Bell-State measurements [15]).
Проекційні вимірювання є найважливішим методом переплутування квантових станів для частинок, ненароджених спільно (Рис 5). Цю процедуру, звану ще перенесенням квантових кореляцій між станами, ми розглянемо в наступному розділі, присвяченому огляду новітніх експериментальних розробок галузі фізики переплутаних станів.
2. Новітні досягнення в галузі фізики переплутаних станів
У даній частині ми розглянемо ряд найбільш цікавих експериментів, виконаних в останні роки в області фізики переплутаних станів. На наш погляд саме ці експерименти можуть виявитися корисними з погляду розробки абсолютно нових протоколів сучасної квантової криптографії.
. 1 Просторовий перенесення переплутав стану
Як вже зазначалося раніше, більшість сучасних методів створення переплутаних станів базується на генерації пар частинок з деякого загального джерела. Використання ж проекційних вимірів в белловського базисі дозволяє здійснити перенесення квантових кореляцій між частинками, що не мають спільного минулого. Подібний експеримент був поставлений і тим самим показав практичну можливість квантового переносу [15].
У даному експерименті два незалежні джерела (параметричні генератори світла) випускають переплутані фотонні пари (Рис 6). Тут як a (a) і d (d) розглядаються різні поляризації сигнальних мод кожного генератора. Моди c (c) і b (b) пов'язані з різними поляризаційними складовими неодружених мод відповідних генераторів.
Спільну хвильову функцію всіх 4 просторових мод можна записати в такому вигляді:
Якщо тепер покласти у формулі (7), то ми отримаємо базис максимально переплутаних станів (белловського базис). Неважко бачити, наприклад, що:
Вимірюючи швидкість спільних відліків на детекторах і, ми здійснюємо проекційне вимір в стані, редуціруя хвильовий пакет сигнальних фотонів в переплутані стан.
На прикладі даного експерименту добре видно роль процесів вимірювання у визначенні елемента фізичної реальності.
У кінцевому рахунку, шляхом проекційних вимірів на светоделітель, ми отримуємо можливість створити переплутані стан з сигнальних фотонів, які не мали загального джерела. Ми ще повернемося до цього експерименту, зачіпаючи питання квантової криптографії.
. 2 Експеримент з відкладеним вибором
Концепція даного експерименту була запропонована ще в 2000 р [16], однак її експериментальна реалізація відноситься до 2011 року [17].
Слідуючи термінології [17], будемо розглядати трьох експериментаторів - Алісу, Боба і Віктора. Ідея експерименту наступна. Аліса і Боб виготовляють у себе пари переплутаних фотонів в синглетних станах (тобто виду. Відповідно, для Аліси і Боба маємо пари.
Далі, Аліса і Боб посилають по одному фотону зі своїх пар Віктору (Рис 7), а решту частинку вимірюють (визначають її поляризацію в деякому довільному базисі). Природно очікувати, що результати вимірів Аліси і Боба Ніяк не коррелірованни. Спільне 4х-часткове стан в базисі Белла:
=
Віктор об'єднує отримані від Боба і Аліси фотони в пару і може виміряти їх у відповідному белловського базисі. Як видно з розкладання, в цьому випадку стан часток 1-4, вже виміряних Бобом і Алісою, стане переплутаним. Пристрій, виготовлений...
