論文の概要: Observation of quantum entanglement between free electrons and photons
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.13047v1
- Date: Thu, 17 Apr 2025 16:03:05 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-25 17:54:16.230965
- Title: Observation of quantum entanglement between free electrons and photons
- Title（参考訳）: 自由電子と光子の量子絡み合いの観測
- Authors: Jan-Wilke Henke, Hao Jeng, Murat Sivis, Claus Ropers,
- Abstract要約: 自由電子と光子の間の量子絡み合いを実証する。
2つのビームの重ね合わせで作製された電子がナノ構造を通過すると、絡み合いが生じる。
我々は、標準量子限界を超える電子イメージングと分光法の発展を期待する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum entanglement is central to both the foundations of quantum mechanics and the development of new technologies in information processing, communication, and sensing. Entanglement has been realised in a variety of physical systems, spanning atoms, ions, photons, collective excitations, and hybrid combinations of particles. Remarkably, however, photons and free electrons -- the quanta of light and their most elementary sources -- have never been observed in an entangled state. Here, we demonstrate quantum entanglement between free electrons and photons. We show that entanglement is produced when an electron, prepared in a superposition of two beams, passes a nanostructure and generates transition radiation in a polarisation state tied to the electron path. By implementing quantum state tomography, we reconstruct the full density matrix of the electron-photon pair, and show that the Peres-Horodecki separability criterion is violated by more than 7 standard deviations. Based on this foundational element of emerging free-electron quantum optics, we anticipate manifold developments in enhanced electron imaging and spectroscopy beyond the standard quantum limit. More broadly, the ability to generate and measure entanglement opens electron microscopy to previously inaccessible quantum observables and correlations in solids and nanostructures.
- Abstract（参考訳）: 量子絡み合いは、量子力学の基礎と、情報処理、通信、センシングにおける新しい技術の発展の両方の中心である。
絡み合いは、原子、イオン、光子、集合励起、粒子のハイブリッド結合など、様々な物理系で実現されている。
しかし、光子と自由電子(光の量子とその最も基本的な源)は、絡み合った状態では観測されていない。
ここでは自由電子と光子の量子絡み合いを示す。
2つのビームの重ね合わせで作製された電子がナノ構造を通過し、電子経路に結びついた偏光状態に遷移放射線を発生させることで、絡み合いが生じることを示す。
量子状態トモグラフィーにより、電子-光子対の全密度行列を再構成し、ペレス-ホロデツキ分離性基準が7つ以上の標準偏差によって破られることを示す。
この発展する自由電子量子光学の基礎的要素に基づいて、標準量子限界を超える電子イメージングと分光の強化における多様体の発展を予想する。
より広い範囲で、絡み合いを発生・測定する能力は、それまで到達不能であった量子可観測物や固体やナノ構造における相関に電子顕微鏡を開放する。
関連論文リスト
- Experimental Verification of Electron-Photon Entanglement [39.58317527488534]
量子技術の鍵となる資源であるエンタングルメントは、古典物理学に反する粒子間の相関を記述する。
透過電子顕微鏡でカソードルミネッセンスにより生成した電子-光子対の絡み合いを示す。
我々の研究は、自由電子系における量子相関の探索方法とナノスケール上の量子強調イメージング技術への応用を開拓している。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-04-17T17:58:50Z) - Cavity-Quantum Electrodynamics with Moiré Flatband Photonic Crystals [35.119260614523256]
量子ドットは、42 psから1692 psまでの40の因子で調整できるが、これは強いパーセルの増強とパーセルの阻害効果に起因する。
我々の発見は、量子インターネットアプリケーションのための量子光源、量子光スイッチ、量子ノードのムーアのフラットバンド化への道を開いた。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-11-25T18:52:11Z) - Quantum Optics with Recoiled Free Electrons [0.0]
我々は、光子および電子光子ベル、グリーンベルガー・ホルン・ザイリンガー(GHZ)およびNOON状態、コヒーレント状態、圧縮真空(明るい圧縮真空を含む)およびツインビームを生成する方法を示す。
我々は、光子リコイル効果(recoil-induced shaping)で形成される新しい種類の光子および電子-光子量子状態を予測する。
これらの結果は、量子コンピューティングや光子や自由電子との通信、超高速電子顕微鏡および次世代自由電子源のための新しい道を開くなど、幅広い可能性を持つ。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-05-10T16:02:40Z) - Maximal quantum interaction between free electrons and photons [18.53651187347193]
自由電子量子光学は電子-光子絡み合いを可能にし、非自明な光子状態を生成するポテンシャルを保持する。
我々は、自由電子と単一モード光子の間の量子真空相互作用強度に上限を与え、最も強い相互作用の条件を照らす。
標準測地解析および数値計算によりその限界を検証し、強い量子相互作用の実現可能性を示す準最適設計を提供する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-03-30T14:11:00Z) - Comparative study of quantum emitter fabrication in wide bandgap
materials using localized electron irradiation [33.18585053467985]
量子光源は、様々な量子技術応用のための重要な基礎となる要素である。
量子技術の急速な発展に伴い、量子エミッターをホストできる材料への需要が高まっている。
そのような物質の1つのプラットフォームは、六方晶窒化ホウ素(hBN)の蛍光欠陥を使用し、バンドギャップ内の深いサブレベルをホストすることができる。
局所電子照射は、hBNの単一エミッタを誘導する深いサブレベルを生成する効果を示した。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-12-05T16:12:37Z) - Free Electrons Can Induce Entanglement Between Photons [0.0]
光子の絡み合いは量子力学の基本的な特徴である。
電子顕微鏡の最近の発展により、自由電子と光の間の量子相互作用を制御することができる。
自由電子は光の絡み合いや束縛を生じさせる。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-11-28T15:42:20Z) - Imprinting the quantum statistics of photons on free electrons [0.15274583259797847]
自由電子-光相互作用における光子の量子統計効果を観測する。
我々は、ポアソニアンから超ポアソニアンへの連続的な相互作用と熱統計を実証する。
本研究は, 自由電子系非破壊量子トモグラフィーによる光の量子トモグラフィーを示唆し, アト秒とサブA空間分解能顕微鏡の併用に向けた重要なステップとなる。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-05-07T08:16:21Z) - Waveguide quantum electrodynamics: collective radiance and photon-photon
correlations [151.77380156599398]
量子電磁力学は、導波路で伝播する光子と局在量子エミッタとの相互作用を扱う。
我々は、誘導光子と順序配列に焦点をあて、超放射および準放射状態、束縛光子状態、および有望な量子情報アプリケーションとの量子相関をもたらす。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-03-11T17:49:52Z) - Ultrafast non-destructive measurement of the quantum state of light
using free electrons [0.0]
光の完全量子状態の量子光学的検出に自由電子を用いることを提案する。
量子光との相互作用の前後における電子の正確な制御が、光子統計の抽出にどのように役立つかを示す。
我々の研究は、電子-光相互作用の超高速持続時間、高非線形性、非破壊性を利用する新しい種類の光検出器への道を開く。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-12-22T14:59:31Z) - Shaping Quantum Photonic States Using Free Electrons [0.0]
光キャビティ中の自由電子と光子の量子相互作用を用いた光子統計の定式化について検討する。
光の様々な量子状態が、入力光と電子状態の司法的選択によって生成される。
任意の電子-光子量子状態の自由度を利用することにより、出力フォトニック状態の統計と相関の完全な制御を達成することができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-11-02T20:59:44Z) - Topological photon pairs in a superconducting quantum metamaterial [44.62475518267084]
超伝導量子ビットの配列を用いて、非自明な量子メタマテリアルを設計する。
製造アレイのマイクロ波分光により,初等励起スペクトルを実験的に観察する。
単光子位相状態だけでなく、キュービットの固有非調和性によって生じるエキゾチックな有界光子対のバンドも発見できる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-06-23T07:04:27Z) - Quantum Hall phase emerging in an array of atoms interacting with
photons [101.18253437732933]
位相量子相は現代物理学の多くの概念の根底にある。
ここでは、トポロジカルエッジ状態、スペクトルランダウレベル、ホフスタッターバタフライを持つ量子ホール相が、単純な量子系に出現することを明らかにする。
このようなシステムでは、古典的なディックモデルによって記述されている光に結合した2レベル原子(量子ビット)の配列が、最近、低温原子と超伝導量子ビットによる実験で実現されている。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-03-18T14:56:39Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。