Dolanık kuantum durumları için matematiksel ifadeleri bir kağıt üzerine karalamakla karşılaştırıldığında, gerçek dolaşıklığı üretmek zor bir iştir. Laboratuarda, fizikçiler hazırlanmış bir kuantum durumunun dolanık olduğunu ancak bir dolaşma doğrulama testini geçtikten sonra iddia edebilirler ve tüm geleneksel test stratejilerinin büyük bir dezavantajı vardır: Dolaşmayı sertifikalandırma sürecinde yok ederler. Bu, sertifikasyon sonrasında deneycilerin sistemi kullanmak isterlerse aynı durumda yeniden hazırlamaları gerektiği anlamına gelir; ancak bu, kaynaklarının her seferinde aynı durumu güvenilir bir şekilde üreteceğine güvendiklerini varsayar.

Yeni bir çalışmada, Hyeon-Jin Kim liderliğindeki fizikçiler Kore İleri Bilim ve Teknoloji Enstitüsü'nden (KAIST) bu güven varsayımını aşmanın bir yolunu buldu. Bunu, geleneksel dolaşıklık sertifikasyonu (EC) stratejilerini, başlangıçtaki dolaşıklığın tamamen yok edilmesini önleyecek ve sertifikasyonuyla birlikte (olasılık < 1 olsa da) kurtarılmasını mümkün kılacak şekilde geliştirerek yaptılar.

Kesin tanımı olan gizemli bir durum

Dolanıklık, kulağa ne kadar gizemli gelse de, kuantum mekaniğinde çok kesin bir tanıma sahiptir. Kuantum teorisine göre kompozit sistemler (yani iki veya daha fazla sistemin ortak bir birim olarak kabul edilmesi) ya ayrılabilir ya da dolaşıktır. Adından da anlaşılacağı gibi ayrılabilir bir sistemde her alt sisteme bağımsız bir durum atanabilir. Ancak dolanık bir sistemde bu mümkün değildir çünkü alt sistemler bağımsız olarak görülemez; atasözünün dediği gibi “bütün, parçalarından büyüktür”. Dolaşıklık, kuantum iletişimi, kuantum hesaplaması ve kuantum teorisinin klasik teoriden ne kadar farklı olduğunun gösterilmesi de dahil olmak üzere birçok alanda çok önemli bir rol oynuyor. Bu nedenle bunu doğrulayabilmek zorunludur.

Açıkladıkları son çalışmada Bilim Gelişmeler, Kim ve meslektaşları, mümkün olan en basit kuantum sistemleri olan birden fazla kübit içeren EC testleri üzerinde çalıştı. Geleneksel olarak üç EC stratejisi vardır. Tanıklık olarak adlandırılan ilki, her bir alt sistemde ölçüm yapan iki (veya daha fazla) cihazın tamamen güvenilir olduğu deneysel durumlar için geçerlidir. Yönlendirme olarak adlandırılan ikinci durumda, cihazlardan birine tamamen güveniliyor, ancak diğeri güvenilmiyor. Bell'in yerel olmaması adı verilen üçüncü strateji, hiçbir cihaza güvenilmediği durumlarda uygulanır. Bu stratejilerin her biri için, eğer ihlal edilirse dolaşıklığı doğrulayacak eşitsizlikler elde edilebilir.

Zayıf ölçüm önemli

Kim ve meslektaşları bu stratejileri, sertifikasyon sonrası orijinal dolaşma durumunu geri kazanmalarını sağlayacak şekilde yenilediler. Başarılarının anahtarı zayıf ölçüm adı verilen bir süreçti.

Kuantum mekaniğinde ölçüm, bir kuantum sistemini inceleyerek ondan bilgi (sayılar olarak) elde eden herhangi bir süreçtir ve teori, ölçümleri iki şekilde modeller: projektif veya "güçlü" ölçümler ve projektif olmayan veya "zayıf" ölçümler. Geleneksel EC stratejileri, her bir alt sistemi bağımsız bir duruma dönüştürerek bilgi çıkaran projektif ölçümler kullanır, böylece kompozit sistemin ortak durumu ayrılabilir hale gelir - başka bir deyişle, dolaşıklığını tamamen kaybeder. Zayıf ölçümler ise alt sistemleri o kadar keskin bir şekilde bozmaz, bu nedenle alt sistemler dolaşmış halde kalır; ancak projektif ölçümlerle karşılaştırıldığında daha az bilgi çıkarma maliyetine rağmen.

Ekip, her alt sistemdeki ölçümün gücü için bir kontrol parametresi ekledi ve bu parametreleri dahil etmek için onaylayıcı eşitsizliği yeniden türetti. Daha sonra sertifikalandırılacak durumdaki kübit sistemlerini yinelemeli olarak hazırladılar ve parametrelerin sabit bir alt birim değerini (zayıf ölçüm) ölçtüler. Tüm yinelemelerden sonra sertifika eşitsizliğinin ihlal edilip edilmediğini kontrol etmek için istatistik topladılar. Bir ihlal meydana geldiğinde, yani durum dolaşık hale geldiğinde, başlangıçtaki dolaşıklık durumunu bir miktar olasılıkla kurtarmak için aynı alt sistemler üzerinde aynı kuvvette başka uygun zayıf ölçümler uyguladılar. R (“geri döndürülebilirlik” için).

Güven varsayımının kaldırılması

Fizikçiler ayrıca bu teorik öneriyi Sagnac interferometre adı verilen fotonik bir düzenek üzerinde de gösterdiler. Üç stratejinin her biri için, iki fotonun polarizasyon durumuna dolaşıklığı kodlayan iki parçalı bir sistem için tipik bir Sagnac düzeneği kullandılar. Bu, sertifikasyon ve başlangıç ​​durumunun daha fazla geri alınması için ölçüm gücünü ve ayarlarını kontrol etmek üzere belirli doğrusal optik cihazların tanıtılmasını içerir.

Tahmin edildiği gibi, ölçüm gücü arttıkça tersinirliğin de arttığını buldular. R azalır ve dolanıklık derecesi azalırken, her bir durum için sertifika düzeyi (sertifika veren eşitsizliğin ne kadar ihlal edildiğinin bir ölçüsü) artar. Bu, çok fazla dolaşıklık ve dolayısıyla tersine çevrilebilirlik kaybı olmadan sertifikasyon seviyelerinin bir miktar yüksek kalacağı şekilde bir ölçüm gücü "tatlı noktasının" varlığına işaret eder.

İdeal bir deneyde, dolaşma kaynağına her yinelemede aynı durumu hazırlaması konusunda güvenilmeli ve dolaşmanın zararsız olduğunu doğrulamak için yok edilmesi gerekir. Ancak gerçekçi bir kaynak her zaman mükemmel bir dolaşıklık durumu ortaya çıkarmayabilir; bu da, hazırlandıktan hemen sonra yararlı dolaşıklığın filtrelenmesini hayati önem taşır. KAIST ekibi bunu, şemalarını zamanın bir fonksiyonu olarak dolaşmış ve ayrılabilir bir durumun çok kübitli bir karışımını üreten gürültülü bir kaynağa uygulayarak gösterdi. Ekip, farklı zaman adımlarında zayıf ölçümler kullanarak ve tanığın değerini kontrol ederek, karışımdaki dolanıklığı onaylayıp kurtardı, güven varsayımını kaldırdı ve bunu Bell'in mekansızlık deneyi için daha da kullandı.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/weak-measurement-lets-quantum-physicists-have-their-cake-and-eat-it/