高維多設置系統(tǒng)的Cabello非局域性原理及其實驗測試
液晶空間光調制器主要由液晶光閥、驅動板、控制軟件組成。其工作原理主要利用液晶的光電效應,在驅動信號的控制下,改變加載到盒內液晶分子上的電壓,液晶分子發(fā)生偏轉,雙折射率改變,從而改變讀出光在空間分布的振幅、相位或偏振態(tài)。液晶空間光調制器可以通過軟件編程實現不同的調制模式,這種可編程性使得其可以在不同的應用場景中靈活使用,適應不同的光學需求。由于液晶空間光調制器的靈活性、高維調控能力和高精度測量等優(yōu)勢,能夠有效提升實驗的可操作性和數據的準確性,為研究量子非局域性提供了強有力的工具支持。 論文信息 最近的研究進展已經將Hardy非局域性原理擴展到了多設置和多維系統(tǒng),以增強量子相關性。與Hardy非局域性原理相比,Cabello非局域性原理(CNA)能夠更好地闡明量子的非局域性特征。然而,關于CNA是否可能擴展到任意(k,d)場景仍然是一個懸而未決的問題。文章從理論和實驗上回答了這一問題。理論上,利用兼容性圖,為高維多設置CNA構建了一個新的邏輯框架,證明了非局域事件的概率將隨著設置數k和維度d的增加而增加。實驗上,利用空間光調制器(SLM)的可重構特性來實現糾纏濃縮和測量。具體地,通過調整加載在SLM上的閃耀相位光柵的衍射效率,減小初始態(tài)中概率幅度過高的OAM模式權重,使得制備態(tài)與與最優(yōu)量子態(tài)保存一致,從而同時實現糾纏濃縮和OAM疊加態(tài)的測量。通過這種測量方案,實驗結果在(2,4)場景中得到了非局域性事件的概率為20.29%,在(6,2)場景中為28.72%,證明了高維多設置Cabello定理。本文的工作展示了量子力學和經典理論之間更尖銳的矛盾,超過了原始Cabello定理對非局域性概率的限制。 部分實驗過程及實驗結果 利用一個355nm紫外鎖模激光器作為一個3毫米厚的β-硼酸鋇(BBO)晶體的泵浦源,經過自發(fā)參量下轉換過程產生710nm光子對。晶體后面放置了一個長通濾波器(IF)以阻擋泵浦光束,然后使用一個非偏振分束器(BS)來分離信號光子和閑頻光子。在每個下轉換臂中,一個由雙透鏡(L1、f1 = 200 mm和L2、f2 = 400 mm)組成的4f系統(tǒng)將BBO的輸出面成像到兩個SLM(SLM A和SLM B,FSLM-2K70-VIS)上。兩個SLM上分別加載設計的全息圖,用于制備所需的OAM測量態(tài)和用于實現糾纏濃縮過程。隨后,使用另一個4f系統(tǒng)(L3,f3 = 500 mm和L4,f4 = 4 mm)將SLM面重新成像到與單光子計數模塊連接的單模光纖(SMF)的輸入面。此外,在SMF前面放置了兩個帶寬為10 nm、中心波長為710 nm的帶通濾波器(BF),以減少對噪聲光子的檢測。這兩個單光子計數器的輸出被連接到一個具有25ns重合時間窗的重合計數電路上。 本實驗中所采用空間光調制器的參數規(guī)格如下: |