Ist es möglich, ein Paar polarisierter, polarisationsverschränkter Photonen zu erzeugen?

Gibt es eine Lichtquelle, die (meistens) polarisationsverschränkte Photonenpaare emittiert, die einen bekannten Polarisationswinkel haben, zB einen bestimmten Winkel zur Orientierung der Quelle?

Das Anwenden von Filtern auf Photonenpaare mit unbekannter Polarisation reicht nicht aus, da dies die Verschränkung aufheben würde.

Polarisationsverschränkung bedeutet, dass kein Photon eine bestimmte Polarisation in irgendeiner Richtung hat.
OK danke. Daher war meine Frage nicht sinnvoll.

Antworten (1)

Ich kenne keine Quellen, die polarisationsverschränkte Photonenpaare emittieren, aber polarisationsverschränkte Paare können auf viele Arten von einer polarisierten Quelle erhalten werden.

Ein Beispiel ist die Spontane Parametric Down Conversion ( SPDC ). Zitat aus Wikipedia:

Bei einem allgemein verwendeten SPDC-Vorrichtungsdesign wird ein starker Laserstrahl, der als "Pump"-Strahl bezeichnet wird, auf einen BBO-(Beta-Bariumborat)-Kristall gerichtet. Die meisten Photonen setzen sich direkt durch den Kristall fort. Gelegentlich erfahren jedoch einige der Photonen eine spontane Abwärtswandlung mit Typ-II-Polarisationskorrelation, und die resultierenden korrelierten Photonenpaare haben Trajektorien, die darauf beschränkt sind, innerhalb von zwei Kegeln zu liegen, deren Achsen relativ zum Pumpstrahl symmetrisch angeordnet sind. Außerdem befinden sich die beiden Photonen aufgrund der Energieerhaltung immer symmetrisch in den Kegeln relativ zum Pumpstrahl. Wichtig ist, dass die Bahnen der Photonenpaare gleichzeitig in den beiden Linien existieren können, wo sich die Kegel schneiden. Dadurch kommt es zu einer Verschränkung der Photonenpaare, deren Polarisation senkrecht zueinander steht.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wenn ∣ v ⟩ bezeichnet ein vertikal polarisiertes Photon und ∣ H ⟩ ein horizontal polarisiertes Photon, dann ist es möglich, am Schnittpunkt der beiden Kegel Photonen im Zustand zu finden

∣ ψ ⟩ = 1 2 ( ∣ H ⟩ ∣ v ⟩ + ∣ v ⟩ ∣ H ⟩ )

(Siehe hier für mehr Details)

Beachten Sie trotzdem, dass, wie Mark Mitchison betonte, in einem verschränkten Paar keines der Photonen eine eindeutige Polarisation hat. Um zu verstehen, warum, betrachten Sie den Staat

∣ ϕ ⟩ = 1 2 ( ∣ H ⟩ ∣ v ⟩ + ∣ v ⟩ ∣ v ⟩ )

Dieser Zustand ist nicht verschränkt, wie man es schreiben kann

∣ ϕ ⟩ = 1 2 ( ∣ H ⟩ + ∣ v ⟩ ) ∣ v ⟩

Wir wissen also, dass in diesem Zustand ein Photon vertikal polarisiert ist, während das andere vertikal polarisiert ist 45 ° . Sie können leicht sehen, dass der gleiche Trick nicht auf die Verstrickten angewendet werden kann ∣ ψ ⟩ Zustand: Ein verschränkter Zustand ist per definitionem nicht trennbar .

Selbst wenn Sie also den Polarisationszustand der beiden Photonen vor der Verschränkung kennen, wird die Erzeugung der Verschränkung selbst alle Informationen über die individuelle Polarisation der Photonen zerstören.

Wie die Gleichung sagt, haben die beiden Photonen nach der Verschränkung keinen bestimmten Polarisationswinkel mehr. Dies entspricht dem obigen Kommentar von Mark Mitchison.
Dann habe ich deine Frage falsch interpretiert. Ja, man kann nicht gleichzeitig Verschränkung und eine eindeutige Polarisierung haben.
Bedeutet dies, dass zwei vorhandene polarisierte Photonen mit einem relativen Polarisationswinkel von 0° niemals polarisationsverschränkt werden können oder dass sie ihre Polarisation verlieren, wenn sie verschränkt werden?
Ja, grundsätzlich. Es ist möglich, sich eine Folge optischer Elemente vorzustellen, die den von Ihnen beschriebenen Zustand umwandeln ( ∣ H H ⟩ oder ∣ v v ⟩ , im Grunde) in einem verschränkten Zustand, aber wenn die Verschränkung erzeugt wird, geht die Information über die Polarisation des einzelnen Photons verloren.
Ich werde meine Antwort aktualisieren, um diese Bemerkungen aufzunehmen.
Ist es möglich, ein Paar polarisierter, polarisationsverschränkter Photonen zu erzeugen?
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