两能级发射体上的光子散射对贝尔不等式的违背
量子物理
2024-06-24 v1
摘要
纠缠是多体量子系统中存在的非局域关联，是量子力学的一个奇特特征，也是量子技术的动力。因此，开发节能且简单的生成高保真纠缠态的方法是一大优先事项。在光的情况下，纠缠可通过与物质相互作用实现，尽管所需的非线性相互作用通常较弱，从而限制了其适用性。在此，我们展示如何将纳米光子波导中确定性耦合到光场的单个两能级发射体，用于实现单光子能级激发下的真正光子量子纠缠。凭借高效的光学耦合，发射体强烈介导双光子相互作用，实现导致纠缠的巨大非线性。我们在双光子散射响应的干涉测量中，通过违背贝尔不等式（Clauser-Horne-Shimony-Holt贝尔参数为S=2.67(16)>2）实验生成并验证了能量-时间纠缠。作为该方法的一个吸引人特性，两能级发射体充当最初制备于基态的被动散射体，即无需先进的自旋控制。该实验是一项基础性进展，可能为量子模拟器或计量学中极低能耗合成光子纠缠态开辟新途径。
引用
@article{arxiv.2306.12801,
title = {Violation of Bell inequality by photon scattering on a two-level emitter},
author = {Shikai Liu and Oliver August Dall'Alba Sandberg and Ming Lai Chan and Björn Schrinski and Yiouli Anyfantaki and Rasmus Bruhn Nielsen and Robert Garbecht Larsen and Andrei Skalkin and Ying Wang and Leonardo Midolo and Sven Scholz and Andreas Dirk Wieck and Arne Ludwig and Anders Søndberg Sørensen and Alexey Tiranov and Peter Lodahl},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.12801},
year = {2024}
}
备注
the manuscript of 6 pages with 3 figures and a Supplementary Material file of 12 pages with 7 figures