Im optischen Bereich gibt es derzeit ein sich rasch entwickelndes Feld, das so genannte Strukturierte Licht. Wie der Name schon sagt, lässt es die Menschen das kleinere, kompaktere, fokussiertere Bild eines weiten Sichtfeldes sehen, weniger Photonenerkennung durch Veränderung der Struktur von "Mustern" des Lichts, wie Amplitude und Phase und Polarisation, Schneiden, Schneiden und etc. Licht kann als neue Kommunikation mit hoher Bandbreite verpackt werden. Wie ein Schneider, indem man einfache Stoffe in verschiedene Muster und Typen schneidet.
Strukturiertes Licht wird zunehmend in der Technologie eingesetzt. Polizisten verwenden beispielsweise strukturiertes Licht, um Fingerabdrücke in 3D-Szenen zu fotografieren. Während sie früher Band benutzten, um Fingerabdrücke zu extrahieren, können sie jetzt eine Kamera verwenden und Fingerabdrücke digital squish, wodurch der Identifizierungsprozess beginnen kann, bevor der Offizier die Szene verlässt. Das folgende Bild zeigt ein strukturiertes Lichtmuster für die Oberflächeninspektion und einen Lichtbogenschweißroboter, der mit einer Kamera und einer strukturierten Laserlichtquelle ausgestattet ist und es dem Roboter ermöglicht, Schweißnähte automatisch zu verfolgen (unten).
Strukturiertes Licht wird zunehmend in der Technologie eingesetzt. Polizisten verwenden beispielsweise strukturiertes Licht, um Fingerabdrücke in 3D-Szenen zu fotografieren. Während sie früher Band benutzten, um Fingerabdrücke zu extrahieren, können sie jetzt eine Kamera verwenden und Fingerabdrücke digital squish, wodurch der Identifizierungsprozess beginnen kann, bevor der Offizier die Szene verlässt. Das folgende Bild zeigt ein strukturiertes Lichtmuster für die Oberflächeninspektion (oben rechts) und einen Lichtbogenschweißroboter, der mit einer Kamera und einer strukturierten Laserlichtquelle ausgestattet ist, die es dem Roboter ermöglicht, Schweißnähte automatisch zu verfolgen (unten links).
Die Frage ist, wie man den Zustand dieses Lichts schafft und kontrolliert und wie weit kann es an seine Grenzen gebracht werden? Das Mainstream-Tool zur Konstruktion des Lichts dieses Zustands kommt von Lasern, aber weil die Komplexität des erforderlichen dedizierten Lasers herausgefordert wird, sind in der Regel kundenspezifische Geometrien und/oder Elemente erforderlich. Es werden nur zweidimensionale Paradigmen von Mustern und Polarisationen verwendet, d.h. Zugang zu zweidimensionalem klassischem verheddertem Licht, das Qubits von 1 und 0 imitiert.
Nun haben Wissenschaftler in China und Südafrika kürzlich einen Artikel in der Fachzeitschrift Nature-Light veröffentlicht. Sie berichteten, dass sie einfach und direkt willkürliche dimensionale Quantenklasse klassisches Licht aus Lasern erstellen. Erstmals werden in den meisten universitären Lehrlabors sehr einfache Laser eingesetzt, um achtdimensionales klassisches verheddertes Licht darzustellen. Dann manipulierte und steuerte das Forscherteam dieses quantenartige Licht weiter und schuf so den ersten klassisch verstrickten Greenberg-Horn-Zerlinger (GHZ), einen bekannten Satz hochdimensionaler Quantenzustände.
Wie in der Abbildung dargestellt, wird ein einfacher Laser, der aus nur zwei Standardspiegeln besteht, verwendet, um hochdimensionales klassisches verheddertes Licht zu erzeugen, das einen Stand der Technik widerspiegelt, der sich vom beliebten Beispiel des zweidimensionalen Glockenzustands unterscheidet.
Professor Forbes, Direktor dieses Forschungsprojekts, sagte: "Es ist erwähnenswert, dass wir nicht nur einen so seltsamen Zustand des Lichts schaffen können, sondern ihre Lichtquellen so einfach sind, wie Sie sich vorstellen können, nur ein paar Kriterien erforderlich." Das heißt, die Menschen erkennen, dass die wichtigsten "extra" Freiheitsgrade nur einen neuen mathematischen Rahmen erfordern, um sie zu identifizieren. Diese Methode ermöglicht die Bildung eines beliebigen Quantenzustands, indem die vom Laser erzeugten wellenartigen Strahlen einfach beschriftet und dann von außen mit einem räumlichen Lichtmodulator gesteuert werden. In gewissem Sinne erzeugt der Laser die gewünschte Größe, während die nachfolgende Modulation und Steuerung die Ergebnisse in einen gewünschten Zustand formen. Um dies zu beweisen, produzierten die Forscher alle GHZ-Zustände, die einen achtdimensionalen Raum umfassen.
Niemand hat jemals dieses hochdimensionale klassische verhedderte Licht in der Vergangenheit geschaffen, daher müssen Forscher ein neues Messverfahren erfinden, um die Tomographietechnologie hochdimensionaler Quantenzustände in eine Sprache und Technologie zu verwandeln, die für ihre klassischen Lichtanaloga geeignet sind. Das Ergebnis ist eine neue Tomographie des klassischen verschränkten Lichts, die ihre quantenartige Korrelation jenseits der Standardzweidimensionalen offenbart.
Diese Arbeit bietet eine leistungsstarke Möglichkeit, hochdimensionales klassisches Licht mit quantenähnlichen Eigenschaften zu erzeugen und zu steuern, ebnet den Weg für spannende Anwendungen in der Quantenmesstechnik, Quantenfehlerkorrektur und optischen Kommunikation und bietet viel vielseitigeres helles klassisches Licht für die Grundlagenforschung, um die Quantenmechanik zu begeistern.
