Kvantsammanflätning, där partiklar kopplas samman så att tillståndet hos en partikel omedelbart påverkar tillståndet hos en annan, har blivit en hörnsten i modern kvantvetenskap. Den spelar en avgörande roll i utvecklingen av kvantteknologier som kvantdatorer och kryptografiska system.
Den nya studien fokuserar på Genuine Multi-Particle Entanglement (GME), vilket innebär sammanflätning av tre eller fler partiklar. En viktig utmaning är att bara för att korrelationer hittas mellan alla par av partiklar betyder det inte nödvändigtvis att sammanflätningen involverar alla interna nivåer i varje partikel. För att lösa detta införde forskarna begreppet ”dimensionalitet” i GME, vilket avser antalet möjliga nivåer (eller ”färger” i en förenklad analogi) som partiklar kan ha.
- Vi har utvecklat ett nytt mått som kallas GME-dimensionen, som gör det möjligt för oss att avgöra om sammanflätningen omfattar alla möjliga nivåer eller bara en delmängd. Denna distinktion är avgörande för utvecklingen av kvantteknologier, säger Gabriele Cobucci, doktorand i matematisk fysik och en av författarna till artikeln.
Den nya metoden har betydande konsekvenser för kvantteknikens framtid. Högdimensionella GME-tillstånd är särskilt värdefulla för kvantdatorer och kvantkommunikation, eftersom de ger fördelar som ökad stabilitet och möjlighet att överföra mer information på ett säkert sätt.
- Genom att tillhandahålla ett sätt att certifiera dimensionaliteten hos GME:er hoppas vi kunna bidra till en utökad förståelse av kvantsammanflätning och samtidigt bana väg för experimentella detektionssystem som är realistiska för den framväxande kvanttekniken, avslutar Armin Tavakoli, forskare och universitetslektor vid fysiska institutionen.