來自廈門大學(xué)、渥太華大學(xué)和羅切斯特大學(xué)的一組研究人員已經(jīng)表明：利用光子的徑向位置和軌道角動量狀態(tài)之間的相關(guān)性，可以糾纏光子。在其發(fā)表在《物理評論快報》期刊上的研究論文中，報告了用糾纏光子進行的實驗以及發(fā)現(xiàn)到的東西。

隨著科學(xué)家們繼續(xù)研究“怪異”的量子力學(xué)現(xiàn)象，糾纏已經(jīng)成為頭條新聞。研究表明，不同類型的量子粒子可以糾纏，特別是光子可以通過極化等屬性之間的相關(guān)性糾纏。

在這項新研究中，研究人員已經(jīng)表明，糾纏光子對也可以通過光子徑向位置和徑向動量之間的相關(guān)性來糾纏。對于光子，徑向位置是光子的半徑狀態(tài)，光子的徑向動量是描述通過環(huán)是收縮還是膨脹的一種方式。在這項新研究中，研究人員試圖了解是否有可能使用這兩個屬性來關(guān)聯(lián)糾纏光子為了找出答案，研究人員通過向晶體發(fā)射激光產(chǎn)生了一對糾纏光子，每個糾纏光子隨后被兩個空間光調(diào)制器引導(dǎo)到一個單獨的臂上。

一個調(diào)制器檢查半徑之間的相關(guān)性，另一個檢查動量。調(diào)制器只允許預(yù)定義類型的光子通過，能夠通過的光子由位于臂末端的探測器測量。如果兩個光子都通過了調(diào)制器，那么它們就被認為是糾纏的。實驗表明，光子確實可以通過徑向位置和動量來關(guān)聯(lián)。研究人員認為其發(fā)現(xiàn)開辟了以新的方式使用糾纏光子的可能性，例如創(chuàng)造專門的光鑷，用于更精確地移動俘獲粒子等應(yīng)用。這樣的糾纏光子可以用來創(chuàng)造新類型的密碼學(xué)應(yīng)用，或者用作測試物理理論的實驗工具。

眾所周知，光子的角位置和軌道角動量(OAM)是量子信息科學(xué)技術(shù)中廣泛探索的一對共軛變量。相比之下，徑向自由度仍然相對較少。新研究利用徑向變量，即徑向位置和徑向動量，來證明下轉(zhuǎn)換光子之間的Einstein-Podolsky-Rosen關(guān)聯(lián)。在實驗中，準備了各種環(huán)形孔徑來確定徑向位置，并使用本征模投影來測量徑向動量。所得到的關(guān)聯(lián)違反了獨立粒子的海森堡測不準原理，從而在雙光子波函數(shù)的徑向結(jié)構(gòu)中體現(xiàn)了糾纏特征。

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參考期刊《物理評論快報》

DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.060403

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