量子エンタングルメントは、2つ以上の粒子が、それらの間の距離に関係なく、州がリンクされるように相関する現象です。量子力学によって予測されるこの非古典的な行動は、私たちの古典的な直観を無視し、激しい研究と議論の対象となっています。
彼らの実験では、物理学者は光学格子に閉じ込められたイッテルビウムイオンのペアを使用しました。イオン間の相互作用を慎重に制御し、テーラードレーザーパルスを適用することにより、「最大の絡み合ったベル状態」として知られる特定の絡み合った状態を作成することができました。この状態では、2つのイオンのスピンは最大相関しています。つまり、それらは同等の確率で上下の両方であるか、両方の両方であることを意味します。
その後、研究者は、Quantum State断層撮影と呼ばれる技術を使用して、イオンのスピン間の相関を測定しました。これにより、システムの量子状態を再構築し、絡み合いの程度を定量化することができました。結果は、イオン間の絡み合いが他の絡み合った状態と比較して実際に強化されたことを示した。
実験で観察される強化された非局所性は、最大の絡み合ったベル状態の特定の特性により発生します。この状態では、イオンのスピンは完全に相関しており、1つのイオンで実行される局所測定は、それらの間の距離に関係なく、他のイオンに即座に影響します。この動作は古典的な物理学によって説明することはできず、量子力学のユニークな特徴を強調しています。
イオンペアの強化された非局所性の実証には、いくつかの意味があります。それは、量子力学の基本原則とエンタングルメントの性質をより深く理解することを提供します。さらに、量子情報処理とコミュニケーションに実用的なアプリケーションがある可能性があります。たとえば、イオン間の強化された絡み合いは、安全な量子通信プロトコルまたは量子テレポーテーションのために悪用される可能性があります。
この研究は、量子力学によって予測される強化された非局所性を実験的に検証することにより、量子物理学の分野における重要なマイルストーンを表しています。量子相関の限界と量子技術におけるそれらの潜在的なアプリケーションを調査するための新しい道を開きます。
