¿Es posible crear un par de fotones entrelazados si se originan inicialmente a partir de operaciones en dos sitios separados?

Mi pregunta es si sería posible o no crear un estado entrelazado entre dos fotones que no comparten la misma fuente de fotones inicial y sus respectivas fuentes están separadas por una distancia arbitraria en el espacio. Esta es una curiosidad mía y tengo una comprensión muy básica de este fenómeno en este momento, aunque estoy tratando de aprender más. Si es el caso de que esto es posible, también agradecería una explicación de por qué o al menos que alguien me indique un recurso que explique esto. Gracias.

Respuestas (2)

Si los dos fotones son los únicos sistemas que está considerando, la respuesta corta es no, no puede entrelazarlos realizando solo operaciones locales. Esto es una consecuencia del hecho de que el enredo no puede aumentar bajo Operaciones Locales y Comunicaciones Clásicas (LOCC) solamente. Consulte http://en.wikipedia.org/wiki/LOCC para obtener una referencia.

Sin embargo, como se señala en la respuesta anterior, si se permitiera que los fotones interactúen con otros sistemas, entonces la respuesta es sí, es posible entrelazarlos. Una forma de hacer esto es la siguiente: Supongamos que Bob en un lugar está en posesión de uno de los fotones mientras que Alice está en posesión del otro, el sistema combinado está desenredado. Localmente, Bob puede preparar un estado de enredo máximo de su fotón y otro que tiene consigo. Luego envía el último fotón a Alice, de modo que ahora ambos comparten un par entrelazado. Tenga en cuenta que es un par entrelazado donde Alice tiene un fotón diferente al que tenía originalmente.

Si Alice quiere "transferir" este enredo a su fotón original, también puede entrelazarlo con un fotón adicional que guarda localmente y luego realizar una medición de Bell en el fotón enviado por Bob y el nuevo que introdujo. Dependiendo de su resultado, realiza una operación local sobre su fotón original y al final este se entrelazará con el que tiene Bob en su ubicación.

Lo que expliqué con palabras se conoce como intercambio de entrelazamiento , una operación basada en la teletransportación cuántica. Para obtener más detalles, puede consultar http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_teleportation#Entanglement_swapping .

Por supuesto, en la práctica, entrelazar dos fotones es muy difícil, pero supongo que estaba interesado en saber si podría hacerse en principio y, de ser así, en qué condiciones. Además, estas operaciones son posibles en principio independientemente del sistema físico que se utilice.

Muchas gracias tanto a Terry como a Juan. Ambos han sido muy útiles. Ahora entiendo cómo esto es posible y, para ser honesto, tenía una noción tentativa de que sería algo así como lo que Juan describió aquí como intercambio de enredos. gracias de nuevo
¡Ningún problema! ¡Sigue haciendo preguntas interesantes!
Según tengo entendido, el estado entrelazado se destruye si se mide cualquiera de los fotones del par entrelazado. Dado que el entrelazamiento tiene alguna utilidad en criptografía y comunicación, este es necesariamente un recurso que debe reponerse. Entonces, después de una ronda de intercambio de enredos y la posterior destrucción del enredo (por su utilidad), ¿Alice, Bob y Carol tienen que reunirse y restablecer el estado de cosas anterior? Lo que busco es una forma de conservar una especie de enredo "maestro" que no se destruya que sirva para generar nuevo enredo (para utilidad) de forma remota
Cualquier medida local sobre un estado entrelazado bipartito tendrá necesariamente la propiedad de que los estados condicionales para cada resultado posible de la medida son estados producto. Entonces, si Alice y Bob hacen cada uno una medición local, ya sea que el sistema físico esté "destruido" o no, se quedarán con un estado de producto. ¿Quizás puedas mostrar esto tú mismo?

La respuesta es sí, puedes entrelazar dos fotones que no comparten una fuente común.

El truco es que ambos fotones de fuentes separadas deben estar entrelazados con partículas de esas dos fuentes. Estas otras partículas deben "interactuar" de alguna manera que restrinja las propiedades de los dos fotones que desea entrelazar.

Gracias Terry, aprecio tu perspicacia. Todavía tengo que preguntar, sin embargo, si es posible que dos sitios separados logren entrelazar un par de fotones sin que dos se reúnan entre sí, excepto a través de medios completamente clásicos como LOCC. Lo que quiero decir es que se puede lograr esto sin recurrir a operaciones mecánicas cuánticas o cualquier enredo a priori. ¿Cómo lograrían esto los dos sitios separados?
No estoy completamente seguro de si estoy leyendo su pregunta correctamente, pero si está preguntando si se puede lograr el entrelazamiento usando solo operaciones completamente clásicas para conectarlos en el espacio-tiempo, la respuesta es bastante fácil: no. La incertidumbre cuántica y la incertidumbre clásica se excluyen mutuamente hasta el punto de definirse inversamente entre sí. Esta es la forma más fácil que se me ocurre de explicar por qué lo que preguntaste no es posible: si el vínculo entre dos eventos es completamente clásico, significa que a la cadena no le queda incertidumbre . Cualquier resultado no clásico en cualquiera de los extremos generaría una paradoja de causalidad.
Sí, pero ¿cómo puedes entrelazar fotones de diferentes fuentes? ¿Es suficiente un divisor de haz? ¿Debo agregar polarizador, espejo dicroico, prismas Glen? ¿Cuál es el secreto para entrelazar fotones de diferentes fuentes?
no puedes Los fotones de diferentes fuentes, por definición, han sido "etiquetados" con información estadísticamente irreversible, que son las dos fuentes de la física clásica. Lo mejor que puede hacer es absorber pares de fotones de dos fuentes en un solo sistema cuántico nuevo. Eso es muy factible, por ejemplo, mediante el uso de dos láseres para estimular las transiciones de dos fotones. Luego emite nuevos fotones de mayor energía. Los fotones recién emitidos están entrelazados en la fuente con un solo sistema clásico, por lo que pueden dividirse a nivel cuántico, por ejemplo, por ese divisor de haz que mencionó, sin poner en peligro la causalidad clásica.
¿Es posible crear un par de fotones entrelazados si se originan inicialmente a partir de operaciones en dos sitios separados?
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