Теория: +45 телепортация

-100 -50 О 50 100 Задержка (мкм)

Рис. 3. Теоретическое предсказание вероятности тройного совпадения между вумя детекторами, измеряющими состояния Белла (П,Г2) и одного из детекторов, анализирующих телепортированное состояние. Признаком телепортации фотона с поляризацией +45° является обращение в нуль при нулевой задержке времени вероятности тройного совпадения (dlflf2) с детектором, нализирующим -45°-поляризацию (а) и постоянное значение вероятности овпадений с детектором, анализирующим +45°-поляризацию. Затененные бласти на рисунке указывают область телепортации.

торов fl и f2, следовательно, равна 0.5. В области телепортации она вдвое больше. Фотон 3 не обладает хорошо определенной поляризацией, поскольку он входит в скрещенную пару. Следовательно, вероятность того, что каждый из детекторов dl и d2 получит фотон 3, равна 0.5. Это простое рассуждение дает нам вероятность 0.25 как для -45°-анализа (совпадения dlflf2), так и для +45°-анализа (совпадения dlflf2) вне

бласти телепортации. Рис. 3 суммирует эти предсказания как функцию временной задержки. Вероятность успешной телепортации состо-

ния с +45°-поляризацией убывает до нуля при -45°-анализе (рис. За) и остается постоянной при +45°-анализе (рис. 36). Легко понять теоретическое предсказание, суммируемое рис. 3, если только сообразить, что при нулевой задержке скорость совпадений детекторов анализатора состояний Белла, fl и f2, уменьшается наполовину по сравнению со

Таблица 2. Наблюдение телепортации в случае трехкратного совпадения

скоростью счета вне области телепортации. Поэтому, если поляризация фотона 3 полностью некоррелирована с поляризациями остальных фотонов, тройные совпадения также должны демонстрировать аналогичный минимум. Свидетельством телепортации нужного состояния как раз и должны быть кривые, изображенные на рис. 3. Заметим, что с процессом рождения фотонов 1, 2 и 3 весьма схоже излучение двух пар одним источником. Хотя здесь нет фотона, порождаемого первым источником (фотон 1 теперь отсутствует), этот процесс дает существенный вклад в трехчастичные совпадения. Эти совпадения не имеют ничего общего с телепортацией и их можно отобрать, блокируя путь фотона 1. Исходя из параметров эксперимента, можно оценить вероятность ложных двух- и трехчастичных совпадений. Экспериментально определенное значение доли ложных трехчастичных совпадений дает значение 0.68 ± 0.01. В

кспериментальных графиках на рис. 4 экспериментально обнаруженные ложные совпадения удалены.

Результаты телепортации фотонов с поляризацией +45° приведены в левой колонке рис. 4. Рисунки 4а и 46 следует сравнивать с теоретическим предсказанием на рис. 3. Сильное убывание сигнала в -45°-ана-

изаторе и постоянный сигнал в +45°-анализаторе, указывающие на то, что фотоны 1 и 3 поляризованы одинаково, подтверждают телепортацию. Результаты эксперимента с -45°-поляризованным фотоном (правая колонка рис. 4) показывают, что телепортация осуществляется для полного базиса поляризационных состояний. Чтобы исключить любое классическое объяснение результатов эксперимента, были проведены дополнительные опыты. В них телепортировались линейно 0° и 90°-по-

яризованные фотоны, а также фотоны с круговой поляризацией. В таб-

ице 1 приведены относительные значения минимумов в трехчастичных совпадениях, наблюдаемых при анализе поляризации, ортогональной к исходной. Как уже упоминалось, эти значения получались после

+45° телепортация

-45° телепортация

--i-i-i-i-i-1

-150-100 -50 0 50 100 150

Задержка (мкм)

Т-i-i-i-i-Г

150-100 -50 0 50 100 150

Задержка (мкм)

Рис. 4. Экпериментальные результаты. Измерение скорости трехчастичных овпадений dlflf2 (-45°) и dlflf2 (+45°) в случае телепортации +45°-поляризованного фотона (а и Ь) или -45°-поляризованного фотона (с и d). Изображена скорость совпадений после вычитания ложных трехчастичных овпадений (см. текст). Эти данные после сравнения с рис. 3 вместе с аналогичными данными для других поляризаций (таблица 1) подтверждают телепортацию в произвольном состоянии.

вычитания вклада ложных трехчастичных совпадений. Их можно исключить экспериментально совмещением трехчастичных совпадений с регистрацией фотона 4, которое эффективно проецирует фотон 1 в одно-частичное состояние. Эти четырехчастичные совпадения были выделены для случаев телепортации +45°- и +90°-поляризационных состояний (заметим, что эти состояния не ортогональны). Экспериментальные результаты приведены на рис. 5. Относительные значения минимумов, равные 0.70 =Ь 0.03, получены при анализе ортогональных поляризаци-нных состояний. Здесь значения минимумов есть просто степень по-яризации телепортируемого в правильном состоянии фотона. Все это показывает, что описанные эксперименты действительно демонстрируют телепортацию квантового состояния одиночного фотона.