Další zajímavé experimenty s korelovanými páry fotonů

Pozn.:

1. Předpoklá se, že pravděpodobnost výskytu více než jednoho páru v rozmezí časového rozlišení detektorů je zanedbatelná.
2. “Spodní” svazky z 1. i 2. krystalu musí ležet v přímce
3. Jemný posuv polopropustného zrcadla způsobuje fázový posuv mezi svazky.

Tento experiment je další demonstrací souvislosti nerozlišitelnosti drah a interference.

• Díky principiální nerozlišitelnosti, ze kterého krystalu foton přichází se na výstupu polopropustného zrcadla objeví interference, tj. četnost detekce (na prvním detektoru) se bude periodicky měnit se změnou polohy polopropustného zrcadla.
• Lze říci, že zde interferuje světlo ze dvou (nezávislých) zdrojů.

Výsledky:

Operátor a⁺_i1 jsme vyjádřili pomocí a⁺_i2 .

Praktická realizace - technický problém:

• oba fotony (na D₁ a D₂) musí být zaregistrovány v časovém intervalu kratším než je korelační čas t_c (jinak by se dalo díky časové korelaci fotonů v každém páru rozlišit, ze kterého krystalu který foton pocházel)
• úzkopásmové filtry umístěné před detektory koherenční čas prodlouží, ale pro dostupné filtry dostaneme

  tc » 1 D w » 100 fs,       max. 1 ps

  • to je málo (takové rozlišení současná elektronika nemá)
  • navíc, čím užší pásmo propustnosti filtru, tím menší je počet fotonů detekovaných za jednotku času

Řešení:

• oba krystaly čerpat současně krátkým (100 fs) pulsem
• okamžiky vzniku párů se nemohou lišit o víc, než o šířku pulsu
• při délce pulsu kolem 100 fs již vystačíme s běžnými interferenčními filtry, které prodlouží korelační čas také právě na stovky fs

Experiment s GHZ stavy tří fotonů:    [Innsbruck, 1998]

• Korelace polarizací fotonů.
• Dva páry vzniklé v jednom krystalu během čerpacího pulsu (asi 200 fs).
• Postselekce GHZ stavů.
• Phys. Rev. Lett. 82 (1999), p. 1345.

V obrazové rovině "obraz" dvojštěrbiny.