图为Jean-Philippe MacLean在加拿大滑铁卢大学的工作场景。图片来源：滑铁卢大学。

加拿大滑铁卢大学的物理学家Jean-Philippe MacLean、John Donohue以及Kevin Resch以亚皮秒精度测量了光子的到达时间，从而能够观测并研究光子对的能量时间纠缠。

纠缠是量子力学中的现象，两个或多个光子（或其他微小粒子）的性质相关性比经典物理学中的更强。量子纠缠曾经被视为量子世界的一个特殊的方面，现在它已被用来创建量子密码学和量子通信的实际系统。

到目前为止，大多数光子纠缠实验已考虑到光子对偏振的相关性，但实际上还有其他可能发生纠缠的方式。例如，可以根据光子的能量和在实验中检测到光子的时间来产生纠缠效应。

精密检测

从前由于缺少一种能精确定位单个光子的探测时间的探测器，物理学家们难以测量到能量时间纠缠。现在，MacLean及其同事们已构建了这样的高精度设备。MacLean的实验使用了从非线性晶体上发射的激光脉冲，产生了一对沿两条不同路径发送的纠缠光子。每条路径均可测量光子的能量或到达时间，但无法同时测量这两种性质。

实验中使用基于光栅的单色仪来对光子的能量进行高精度测量，而到达时间的测量则是通过一种类似于频闪摄像的新型技术来实现的。测量时在非线性晶体中将光子与波长为120fs的激光定时脉冲相结合。若光子和脉冲在时间上重叠，则可从非线性晶体中发射出更高能量的光子。而检测到更高能量光子信号表示纠缠的光子与定时脉冲的重叠，因此其到达时间的检测可达到亚皮秒精度。

不等式不成立

研究团队通过调整测量目标确定光子对属性之间不同的相关性。这些相关性存在于光子对的能量之间、光子对到达时间之间以及光子对到达时间和光子对能量之间。所测量的数据用于计算一个数学不等式，当光子对发生纠缠时，该不等式不成立，这也正是MacLean和其同事们所发现的。

MacLean表示：“在过去的十到二十年里，研究人员们一直研究如何利用能量时间纠缠进行通信。超快纠缠光子的测量为我们探索纠缠效应打开了全新的大门。”

来源： https://physicsworld.com/a/energy-time-entanglement-detected-photons/

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