(Phys.org)—I fisici hanno dimostrato che due concetti sviluppati indipendentemente, la coerenza quantistica e la non classicità della luce, derivano entrambi dalle stesse risorse sottostanti. La capacità di spiegare fenomeni apparentemente distinti all'interno di un'unica struttura è stata a lungo un'aspirazione appagante in fisica, e qui potrebbe anche avere potenziali applicazioni per le tecnologie dell'informazione quantistica.

I fisici, Kok Chuan Tan, Tyler Volkoff, Hyukjoon Kwon, e Hyunseok Jeong, all'Università Nazionale di Seul, hanno pubblicato un articolo sul loro lavoro in un recente numero di Lettere di revisione fisica .

"I risultati uniscono due nozioni ben note ma sviluppate in modo indipendente nella teoria dell'informazione quantistica e nell'ottica quantistica:il concetto di coerenza quantistica che è stato recentemente sviluppato sulla base della struttura delle teorie delle risorse quantistiche, e la nozione di non classicità della luce che è stata stabilita dagli anni '60 sulla base della teoria quantistica della luce, "Jeong ha detto Phys.org .

Come ha spiegato Jeong, una questione importante in fisica è come tracciare il confine tra "quantistico" e "classico" e come quantificare il grado di "quantistico". Nel loro nuovo lavoro, i fisici hanno sviluppato una procedura che quantifica la quantità di coerenza in una sovrapposizione di stati coerenti. Queste informazioni essenzialmente dicono come "quantici" rispetto a quanto "classici" sono questi stati, che è utile per molti compiti di informazione quantistica.

Nel fare ciò, gli scienziati hanno scoperto che la stessa risorsa che misura la coerenza può essere utilizzata anche per misurare la non classicità della luce. Questo risultato aiuta a spiegare alcune osservazioni precedenti, come che sia la coerenza che la luce non classica possono essere convertite in entanglement quantistico. Come mostrano i nuovi risultati, questo perché la luce non classica può essere interpretata come una forma di coerenza.

"Penso che sia sempre interessante applicare nuove idee a vecchi concetti per vedere se possiamo ottenere ulteriori informazioni, " disse Tan. "In questo caso, la teoria della coerenza delle risorse è uno strumento relativamente nuovo a disposizione della comunità mentre la luce non classica è, comparativamente parlando, un concetto molto più antico da un campo di studi maturo. Fornendo una connessione tra i due concetti, la nostra speranza è quella di poter creare sinergia, dove gli strumenti e le intuizioni che otteniamo dalla coerenza possono essere utilizzati per ottenere una maggiore comprensione del funzionamento interno della luce non classica e viceversa. Ad esempio, il nostro lavoro suggerisce che il fatto che sia la coerenza che la luce non classica possano essere convertite in entanglement non è un semplice caso".

Ha aggiunto che l'unificazione di questi due concetti potrebbe aprire le porte a scoperte inaspettate in futuro.

"Poi c'è questa idea di unificazione, " disse. "La parsimonia è una virtù per quanto riguarda la fisica, quindi c'è un fascino intrinseco nell'avere un unico quadro piuttosto che trattare le cose separatamente. Dimostriamo che questo è possibile, ma non necessariamente semplice. Il fatto che ci sia un modo per trattare la coerenza dei sistemi discreti e la luce continua non classica su un piano di parità suggerisce anche metodi per studiare gli effetti non classici che derivano dall'intersezione di questi due regimi. Questo regime intermedio può eventualmente portare a nuovi e interessanti fenomeni quantistici".

Nel futuro, i ricercatori intendono approfondire la connessione tra i due fenomeni, con la speranza che possa portare ad applicazioni pratiche.

"Per adesso, siamo ancora nelle prime fasi del tentativo di sfruttare questo parallelismo tra coerenza e luce non classica, " ha detto Tan. "Ci sono alcune applicazioni promettenti di coerenza che possono essere trasferite, con qualche litigio ovviamente alla variabile continua, lato luminoso quantistico delle cose e viceversa che stiamo esaminando.

"Come precedentemente menzionato, ci interessa anche studiare il regime in cui la luce non classica interagisce con i sistemi discreti, come spin o atomi. Questo è un componente chiave della tecnologia dell'informazione e della comunicazione quantistica in cui la luce che interagisce con la materia è all'ordine del giorno, quindi speriamo che la non classicità in questo regime possa alla fine essere convertita per svolgere qualche compito utile".

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