Zusammenfassung - Verletzung der Bell-Ungleichung mit unversponnenen Photonen

Verletzung der Bell-Ungleichung mit unversponnenen Photonen

2025-07-10 13:34:14

{"Kai Wang","Zhaohua Hou","Kaiyi Qian","Leizhen Chen","Mario Krenn","Markus Aspelmeyer","Anton Zeilinger","Shining Zhu","Xiao-Song Ma"}

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Die Studie von Kai Wang und Kollegen am Nationalen Laboratorium für Festkörper-Mikrostrukturen und anderen Institutionen hat durch das Verletzen der Bell-Gleichung ohne die Verwendung verschränkter Photonen einen bedeutenden Durchbruch in der Quantenphysik erzielt. Diese Forschung zeigt, dass Quantenkorrelationen und Quantenunterscheidbarkeit eng miteinander verbunden sind und Einblicke in die grundlegenden Eigenschaften der Quantenphysik gewähren. Die Bell-Gleichung ist ein Grundpfeiler der Quantentheorie, die den Vorhersagen der lokalen Realität widerspricht. Quantenverschränkung, ein Phänomen, bei dem Teilchen so korreliert sind, dass der Zustand eines Teilchens den Zustand eines anderen sofort beeinflusst, unabhängig von der Entfernung zwischen ihnen, wurde verwendet, um die Bell-Gleichung zu verletzen und die unvorstellbare Natur der Quantenmechanik zu bestätigen. Die neue Studie zeigt jedoch, dass Quantenunterscheidbarkeit, die Unfähigkeit, identische Teilchen zu unterscheiden, auch zur Verletzung der Bell-Gleichung führen kann. Dies wird durch die Beobachtung von multi-photonischer frustrierter Interferenz erreicht, einem Phänomen, bei dem die Wege der Photonen nicht unterscheidbar werden, was zu Interferenzmustern führt. Das Experiment umfasste die Erzeugung von vier Photonen aus zwei Paaren von zwei-photonischen Quellen, wobei die räumlichen Moden der Signalphotonen aus Quellen I&III mit den Wegen a1 und b2 ausgerichtet waren, und die räumlichen Moden der Idlerphotonen aus Quellen I&II vertauscht und mit denen aus Quellen III&IV ausgerichtet wurden, die die Wege a2 und b1 belegen. Durch die Manipulation der Phasen der Signalphotonen an den Seiten von Alice und Bob konnten die Forscher eine Verletzung der Bell-Gleichung um mehr als vier Standardabweichungen beobachten. Der Schlüssel zu diesem Experiment ist die Verwendung von multi-photonischer frustrierter Interferenz, die kürzlich vorgeschlagen und demonstriert wurde. Die Forscher zeigen, dass das beobachtete Effekt weder durch Verschränkung noch an irgendeinem Ort innerhalb der Experimentalanlage erklärt werden kann. Diese Arbeit hat faszinierende Konsequenzen für die Grundlagen der Quanteninformationstheorie und eröffnet eine andere Perspektive auf die Frage nach der grundlegenden Ursache des Konflikts zwischen Quantenmechanik und lokaler Realität. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Quantenkorrelationen und Quantenunterscheidbarkeit Schlüsselfaktoren für das Verständnis der unvorstellbaren Eigenschaften der Quantenphysik sind.