論文の概要: Experimental Verification of Electron-Photon Entanglement
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.13163v1
- Date: Thu, 17 Apr 2025 17:58:50 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-25 16:59:24.55961
- Title: Experimental Verification of Electron-Photon Entanglement
- Title（参考訳）: 電子-光子絡みの実験的検証
- Authors: Alexander Preimesberger, Sergei Bogdanov, Isobel C. Bicket, Phila Rembold, Philipp Haslinger,
- Abstract要約: 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。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 39.58317527488534
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Entanglement, a key resource of emerging quantum technologies, describes correlations between particles that defy classical physics. It has been studied extensively on various platforms, but has remained elusive in electron microscopy. Transmission electron microscopes are well-established tools for materials characterisation with unparalleled spatial resolution. They provide control over the preparation and detection of high energy electrons, with largely unexploited potential in the study of many-body quantum correlations. Here, we demonstrate entanglement in electron-photon pairs generated via cathodoluminescence in a transmission electron microscope. Employing coincidence imaging techniques adapted from photonic quantum optics, we reconstruct both near- and far-field ``ghost'' images of periodic transmission masks. By measuring spatial and momentum correlations, we show a violation of the classical uncertainty bound: $\Delta x_-^2 \Delta k_+^2 = 0.502 \pm 0.047<1$. Hence, we demonstrate entanglement in position and momentum -- the continuous variables at the base of most imaging methods, bridging the fields of electron microscopy and quantum optics. Our work paves the way for exploring quantum correlations in free-electron systems and their application to quantum-enhanced imaging techniques on the nanoscale.
- Abstract（参考訳）: 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。
様々なプラットフォームで広く研究されてきたが、電子顕微鏡では解明されていない。
透過電子顕微鏡は、非平行空間分解能を持つ材料の特徴付けのための確立されたツールである。
それらは高エネルギー電子の調製と検出を制御し、多体量子相関の研究においてほとんど明らかにされていないポテンシャルを持つ。
ここでは、透過電子顕微鏡においてカソードルミネッセンスにより生成される電子-光子対の絡み合いを示す。
光量子光学を応用した同時撮像技術を用いて、周期的な透過マスクの近場と遠方界の両方の「ghost」像を再構成する。
空間的および運動量的相関を測ることで、古典的不確実性境界の破れを示す: $\Delta x_-^2 \Delta k_+^2 = 0.502 \pm 0.047<1$。
したがって、ほとんどのイメージング法の基礎にある連続変数である位置と運動量の絡み合いを実証し、電子顕微鏡と量子光学の分野をブリッジする。
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。
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