1、实验量子Dik Bouwmeester, Jian-Wei Pan, Klaus Mattle, Manfred Eibl, Harald Weinfurter 它只是显示出两粒子将在对面的国家. 重要财产纠缠一双就是尽快测量其中的颗粒项目 它说,上载|元,我的状态中的其他人被确定为|评我的 反之亦然. 怎么测量其中的粒子瞬间影响国家的其他粒子, 它可以随意远? 爱因斯坦,其中包括许多其他著名物理学家,可以不接受这个闹鬼行动,在距离 . 但这财产纠缠态已经证明了无数次的实验(评语,见参 9日, 10 日) . 图 1展示计划原则参与量子(一) ,实验的设置(二) . 一,爱丽斯有一个量子系统,
2、粒子 1 ,在初始状态,她要以通讯鲍伯. 艾丽斯和鲍勃也附带纠缠一双粒子 2和 3排放的爱因斯坦波多尔斯基罗森( EPR 的)资料来源. 爱丽丝后再进行一次联合贝尔态测量(兼容性)的初始粒子,而其中的辅料, 预计他们也走上了纠缠态. 之后,她已经派遣由于她测量作为经典资料鲍伯, 他能发挥酉变换( u )在其他辅助粒子,使之在被国笔 他原来的粒子. 二,脉冲紫外线穿过非线性晶体制造配套一双光子 2和 3 . retroflection后,在其第二个通过晶体的紫外线脉冲造成另一个一双光子 其中将准备在初始状态的光子 1将 teleported , 另一位担任触发显示一个光子被 teleported
3、正在进行之中. 艾丽斯当时看似巧合,为后束百合当初始光子,而其中的辅料是 叠加. 鲍伯, 接到经典资料爱丽丝取得巧合计数探测器 F1和 F2鉴定| W型 i12钟 国家 知道他的 3光子是在初始状态的光子 1接着他可以检查是否使用偏振 分析与偏振分光镜 PBS和探测器 D1和 D2 . 探测器磷提供的资料显示光子 1正在进行中. 隐形的工程计划如下. 爱丽丝有 1粒子在初始状态 | wi1和粒子 2 . 2粒子纠缠粒子 3人的手鲍伯. 最重要的一点,就是要做到一个具体的测量粒子 1和 2的项目上他们的纠缠 状态:这只是其中的四个可能的最大纠缠态中的任何一州两粒子可以分解. 投影任意态两粒子转入
4、基础的四个国家称为是一个钟型国家 测量. 国家在方程( 3 )有别于其他三个最大纠缠态的事实是, 改变符号后,转乘粒子 1和粒子 2 . 这种独特的反对称特征| W型 i12 ,将发挥重要的作用,在实验鉴定,即 测量这个国家. 量子物理学 predicts1一旦粒子 1和 2突入| W型 i12 , 3粒子是瞬间弹到初始状态的粒子 1 . 原因是如下. 因为我们观察粒子 1和 2态| W型 i12我们知道,无论状态粒子 1 是粒子 2必须在对面,即国家 在国家正交状态粒子 1 . 但我们最初准备粒子 2和第 3国| W型扣, 这意味着粒子2也是正交的粒子 3 . 这是唯一可行的,如果颗粒三是在
5、同一国家的 1粒子最初的. 终态粒子 3 ,因此:我们注意到,在贝尔态测量粒子 1丧失其身份,因为它变成纠缠粒子 2 . 因此国家| wi1 毁灭艾丽斯方在隐形.这一结果(方程式( 4 ) )值得进一步评论. 转让信息的量子粒子,从 1日至 3粒子可以发生在任意距离,因此得名隐形. 实验,量子纠缠已shown11生存的距离为 10公里. 我们注意到,在隐形计划,它是没有必要爱丽丝知道何处是鲍伯. 此外,初始状态的粒子 1 ,可以完全未知的,不仅给爱丽丝,而是任何人. 甚至可以量子机械完全未定义当时钟测量状态发生. 这样的情况时,已经说过立志内皮 al.1 , 1颗粒本身是一位有一双纠缠,因此也
6、没有明确的物业本身. 这最终导致 swapping12纠缠, 13 .它也是重要的是应注意到钟状态测量不透露任何信息的性质有 的粒子. 这是非常原因量子相干双粒子叠加工程 虽然任何测量 oneparticle叠加也会失败. 事实上,任何信息是取得要么颗粒也是为什么量子逃脱 判决书中不可克隆 theorem14 . 成功后,传送粒子 1不具备原来的状态,更 因此,三粒子不是克隆,但真正的结果传送.一个完整贝尔态测量不仅可以让使两种粒子 1和 2处于 反对称状态, 但与同等概率 25% ,我们可以看到他们在任何一个其他三个纠缠态. 这时,粒子 3剩下的 3个不同的国家. 由此可以带来的鲍勃到原来状
7、态的粒子 1的一个选择相应的改造, 独立国家颗粒 1号 胆道接收途经一个经典的沟通渠道,信息上的钟声- stateresults 获得了爱丽丝. 但我们注意到,有重点, 即使我们选择了只确定其中的 4架贝尔国如上所述, 隐形是成功地实现了,虽然只是一个季度的 54.9% . 实验实现隐形必要的生产和检测纠缠态; 这两个最具挑战性的任务,任何实验实现. 迄今为止,只有寥寥可数的实验技术,用该方法可以制备纠缠态, 存在没有实现的实验程序,以确定所有四个钟国任何一种量子系统. 然而, 纠缠双光子容易产生问题,可以投射至少有两个四 Bell 态.我们生产的纠缠光子 2号和 3号参量下. 在这种方法中,
8、在一个非线性晶体,一辆泵光子能自发衰变为两个光子, 如在 II类参量下转换,是国家赋予方程式( 2 ) ( 100071 ) 6 . 实现投影光子 1和 2成钟状态,我们要令他们难以辨别. 为了达到这个indistinguishability我们叠加的两个光子在光膜(图 1B )条. 那么,他们是一个事件,每一边 如何发生,他们仍然会出现一个每一方? 显然,这有可能发生,如果它们均是反映或转递. 量子物理中,我们若将振幅为这两个可能性. 统一性意味着振幅光子反映获得额外的减号. 因此,看来这两个过程相互抵消. 但是,这是唯一真正为对称输入状态. 为反对称一个国家,两种可能性找到另一相对减号,所
9、以他们 interfere15建设性的, 16 . 因此,这是足以伸光子 1和 2到反对称态| W型 i12放置探测器 每年产出的分光镜和登记同步检测(巧合) 17-19 . 以确保光子 1和 2不能区分其时代的到来, 它们分别产生脉冲泵束,透过窄频带滤波器制作一个连贯的时间长得多 泵脉冲 length20 . 在实验中,采用脉冲泵进行了为期 200长了重复频率为 76兆赫. 观察下来转换光子的波长为 788nm ,带宽 4nm结果,在一个连贯的时候 520长. 值得一提的是,由于光子一日也是制作作为一个纠缠两人 其合伙人可以表明它的惨叫. 如何通过实验证明了未知量子态可以 teleporte
10、d ? 第一,要显示出隐形工程(完成)的基础上, 一套名为国中的任何其他国家可以分解. 依据偏振态刚刚两个部分组成, 在原则上,我们可以选择为基础,横向与垂直极化所排出的来源. 然而,这并不表明隐形工程任何一般叠加, 因为这两个方向是可取的方向,我们所做的实验. 因此, 在一次示范,我们选择为基础的隐形两个国家线偏振在-458 和 458 目前已经叠加的水平和垂直极化. 第二,要显示出隐形工程叠加这些基地的国家. 因此,我们还展示隐形圆极化. 结果在第一次试验中的光子 1的极化度是 。传输现象会在光子 1和 2处45于 状态时被发现，所有可能情形中有 25%的发生概率。这个 状12 态 ,是由
11、两个探测器 F1和 F2放置在偏振分光镜(beam splitter)后面记录的相同结果确定的。(图 1B ).如果我们探测到一个同时存在的 f1f2(在探测器之间的 F1 , F2 ) ,那么光子 3就应该有 的极化。极化光子 3透过偏振分光镜中的 到45 45的极化光束而减弱消失。而为了要证明隐形传输 , 一旦探测器 F1和45F2检测发生,那么 d2检测器在 输出的偏振分光镜应立即检测(即登记45检测). 而探测器 d1在 的输出端的偏振分光镜应探测不到光子. 因此, 记录 d2f1f2 ( 分析)一起缺失了的三重叠加态 d1f1f2 ( 分析)，45 45这样就证明了极化光子 1已经通
12、过隐形传输到光子 3。图 2光子显示下转换(见文)。拍照与传播方向垂直。光子产生成对出现。光子的上部分圆圈,是垂直极化,而其正对面的圆圈,在底部是垂直极化。在相交点,其偏振方向是不确定; 所知道的是,它们必须有所不同, 结果处于纠缠态。图 3理论预测的三重叠加态概率，Bell 状态探测器( f1和 f2 )和一个隐形传输状态分解探测器。隐形传输光子的偏振态的信息,在 上是一个零延迟三重叠加态，45检测在 上分解（d1f1f2 )（a）和在 上分解的恒值 (d2f1f2) (b)。绿荫面45 积表明该区域的隐形传输状态。为了符合时空重叠的条件, 通过翻转反曲镜像，我们小步骤地改变光子 2第一次和
13、第二次的下转换之间抵达的延迟时间(图 1B )。这样,我们扫描到该区域在光膜上的时空重叠,这样就能够发生隐形传输。至于区域之外的隐形传输, 光子 1和光子 2会相互独立地转向 f1或f2。f1 和 f2有重合的概率是 50% , 这是区域内隐形传输的两倍。光子 3不应该有一个清楚界定的两极分化,因为它本身就是一对纠缠态中的一部分。因此, d1和 d2都有 50%的机会接收到光子 3。这一简单的论据说明 分45解( d1f1f2叠加)和 分解( d2f1f2叠加)中区域以外的隐形传输的概率45都为 25%. 图 3概括的预测了这个方法的延迟。在 上的分解降低为零 45(图 3a ) , 在 上的
14、分解变为一个恒量，这样的一个现象就说明了在45极化状态隐形传输的成功(图 3b)。45理论预测的图 3可能更容易理解, 相对于地区以外的隐形传输，两台探测器的 Bell状态分析器 f1和 f2实现零延迟有所减少,这样的概率为 50%。因此, 如果极化光子 3完全与别的三重叠加态无关,那么它也就有这样的一半概率出现相同的情况。我们注意到,同样产生光子 1，2 和 3是散射两对下转换光子的一个单一来源。虽然没有光子是来自第一来源(光子 1缺失)，但是对于三重叠加态仍会有重大贡献。这些情况都无关隐形传输而且，可通过阻断通道来鉴定光子 1。通过考虑实验参数，可估计这一过程产生的两重叠加态和三重叠加态的
15、概率。实验测定值的三重叠加态的百分比是 68% 1%。在实验图 4 ，我们已经减去了实验测定叠加概率。实验结果中光子的偏振在 下的数据都列在左栏的图 4; 图 4a，这45些都应与理论的预测图 3显示的数据进行比较。在 分解上的强烈减小,45以及在 上分解的恒定不变，显示了光子 3是沿极化方向的光子 1 ,进45行隐形传送的。光子 1在 上的极化的结果，证明了隐形传输是一个完整的基本偏振态(右边 图 . 4 ) 。为了排除任何可能的对于实验结果的经典解释, 我们通过使用附加的实验来确认我们所做的实验。在这些实验中我们使传输光子线偏振在 到 之间 ,同样也传输了圆极化光子。实验结果列于表 1 ,
16、 09在输入偏振发生正交分解时，我们在表单上记录了三重叠加态的。综上所述, 可见度的取值得到减去导致三重叠加的概率。为了使有效光子 1成一个单粒子态，在这些实验中可以被排除调节三重叠加态的检测光子 4。我们已经进行了这种四重叠加态的情况下隐形传输在 到 之间4590极化的测量,这是一种两个非正交的状态。实验结果列于图 5 。可见度为处于在正交偏振态。在这里,这里的可见度都是直接偏振态的隐70%3形传输光子处于正常的状态。这就说明我们已证明了单光子的隐形量子态。图 4实验结果. 测量三重叠加态 d1f1f2 ( )和 d2f1f2 ( )的情况下,光4545量子态在两极 ( a和 b )或 (c
17、和 d)上隐形传输。三重重合率会减少三重5 叠加态的贡献(见文)。这些数据与图 3相比,以及其它类似的偏振态(见表 1 )，可以证实任意隐形态。图 5四重叠加态(无背景减少)。调节三重叠加态如图 4，检测到的光子 4 (见图 2)消除了三重叠加态的背景影响。a 和 b显示四重叠加态的情况下隐形传输的 偏振态5测量结果; c和 d显示的是 上的偏振态。因此偏振态的光子的隐形传输的可见度,90要有 的背景。这些实验结果显示的两个非正交状态，说明了我们已证明的70%3一个单光子的量子隐形态。下一步在我们的实验中，我们利用经脉冲转换和双光子干涉产生双偏振纠缠光子的方法将一个光子的偏振态转化为另外一种。
18、但是隐形态绝非只限于这个系统。除了纠缠双光子和纠缠原子 7，21 ，我们可以想象纠缠光子与原子，或是纠缠光子和离子，等等。然后隐形将允许我们把处于某种状态例如高灵敏度，容易消逝的粒子转化为某种比较稳定的系统状态中。这就打开了量子化的存储器，在这个存储器中引入的光子的信息被存储在收集的离子中，谨慎的避免了外界环境的影响。此外，通过利用纠缠净化法一项用来提高纠缠质量的计划方案（如果光子在储存过程或受嘈杂通道中粒子的运输而被干预降级退化）把一个粒子的量子状态隐形到某个地方已成为可能，即使可利用的量子通道质量极差，以致输送粒子本身可能会毁坏脆弱的量子状态。在敌对的环境下维护量子的状态的可行性在量子估算
19、领域具有很大的优势，这种隐形计划也能够被用来联络量子计算机。量子隐形化不仅在量子信息任务中扮演重要的角色，他还为量子力学提供了新型的试验和调查方法。因为任何一种状态都能被隐形化，那么纠缠双光子中完全没有确定状态的粒子也能被隐形。这样做，一个粒子可以传输粒子间的纠缠。这不仅允许我们越过距离来链接量子状态的传输，即使距离之外的干预可能已经完全毁坏了量子态，他也使我们能够通过粒子来测试贝尔氏定理，这些粒子没有任何共同的过去状态，这是研究量子力学特征的新进展。最新的但不是最少的，如果一个人用实验所呈现的特征来在超过两个空间的彼此分离的粒子间建立纠缠关系，那么关于离子所处位置的现实的性质特征的讨论就能够
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30、gled pairs. Phys. Rev. Lett. 78, 30313034 (1997).Acknowledgements. We thank C. Bennett, I. Cirac, J. Rarity, W. Wootters and P. Zoller for discussions,and M. Zukowski for suggestions about various aspects of the experiments. This work was supported bythe Austrian Science Foundation FWF, the Austrian Academy of Sciences, the TMR program of theEuropean Union and the US NSF.Correspondence and requests for materials should be addressed to D.B. (e-mail: Dik.Bouwmeesteruibk.ac.at).
