研究人员创建了第一个三光子颜色纠缠的W状态

伊利诺伊大学香槟分校的研究人员构建了一种量子力学状态，其中三个光子的颜色相互纠缠。该状态是一种特殊的组合，称为W状态，即使三个光子之一丢失，它也保留了一些纠缠，这对于量子通信很有用。这种纠缠态也使新颖的量子应用和基本物理测试成为可能。

这项工作的独特之处在于，研究人员使用颜色或光子的能量作为缠结的自由度，而先前的工作使用极化。光子的能量不能轻易改变，这降低了当能量纠缠的W状态在长距离传播时发生错误的可能性。通过测量有关双光子子系统的信息，首次验证了该状态。他们的发现发表在《物理评论快报》上。

该项目的研究生方斌(Bin Fang)指出：“人们以前已经创建了极化纠缠的W态。” “但是，这是在光纤中创建的第一个离散的能量纠缠的W状态和第一个三光子纠缠的状态。”

为了创造这种状态，研究人员将激光照射到玻璃纤维中。通过称为自发四波混合的过程，四个激光光子与光纤相互作用并被ni灭，以创建两对具有不同颜色的光子(例如，两对红色和绿色光子)。这四个光子用于构建3光子W态。其中一个被检测为绿色，其余三个被纠缠为W状态，该状态由一次包含两个红色光子和一个绿色光子的所有可能的迭代组成。

该项目的研究人员是研究生Bin Fang和首席研究员Virginia Lorenz，物理学副教授。学分：伊利诺伊大学Grainger工程学院

研究人员使用的插图是交通信号灯。

“就像三个交通信号灯总是发出两停一停的信号一样，光子的颜色最终总是变成两个红色和一个绿色，但是直到我们进行测量时，才设置特定的组合，这是光子的量子力学性质的特征。 ”，物理学副教授兼首席研究员弗吉尼亚·洛伦兹(Virginia Lorenz)说。

与其他类型的三粒子纠缠相比，W状态对于量子通信非常有用，因为如果其中一个光子丢失了，那么其他两个将保持一定的纠缠状态，这意味着通信可以继续进行。

洛伦兹说：“这项研究的另一个新方面是，我们找到了一种验证状态的途径，以解决复杂的颜色转换步骤。” “我们的理论家合作者提出了一种方法，可以很直接地证明W状态的存在。”

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