C'è stato un interessante dibattito sull'origine quantistica rispetto a quella classica dell'imaging fantasma nella luce termica. Per chiarire questo dilemma quantistico-classico, Lixiang Chen della Xiamen University of China ha formulato una matrice di densità per descrivere completamente lo stato del momento angolare orbitale a due fotoni termici, che ha rivelato la quantita nascosta con discordia diversa da zero. Quindi, è stato ideato uno schema di imitazione del teletrasporto per dimostrare la possibilità di teletrasportare un'immagine ottica, con uno sfondo informe di accompagnamento.

Nella fantascienza, Il "teletrasporto" è comunemente descritto come un mezzo per trasferire oggetti fisici da un luogo a un altro a una certa distanza. Ma in fisica, il teletrasporto quantistico trasferisce solo informazioni quantistiche, cioè., lo stato quantistico di una particella, senza alcuna trasmissione fisica della particella stessa. Il protocollo quantistico del teletrasporto è stato sviluppato teoricamente da Bennett e collaboratori nel 1993 e la sua prima dimostrazione sperimentale è stata realizzata da Bouwmeester e dai suoi colleghi nel 1997. Sono stati compiuti recenti progressi per realizzare il teletrasporto da un trasmettitore sulla Terra a un ricevitore su un satellite, verso una scala globale. Nello schema originale, l'entanglement quantistico è un prerequisito essenziale per l'implementazione del teletrasporto.

D'altra parte, ghost imaging rappresenta un'intrigante tecnica di acquisizione dell'immagine in cui un'immagine può essere ricostruita utilizzando un raggio di luce che non interagisce mai con l'oggetto. Però, è stato dimostrato che, oltre alla sorgente di bifotoni con entanglement quantistico, la classica sorgente di luce termica può essere sfruttata anche per realizzare il compito di ghost imaging, sollevando così la domanda se l'entanglement fosse veramente necessario per l'imaging dei fantasmi. Un grande lavoro illustre ha contribuito, sia teoricamente che sperimentalmente, tuttavia il dilemma quantistico-classico persiste.

In un nuovo articolo pubblicato su Scienza e applicazione della luce , Lixiang Chen del College of Physical Science and Technology, Università di Xiamen, Cina, ha studiato questo dilemma quantistico-classico in corso. In un fotone momento angolare orbitale (OAM) spazio di Hilbert, ha formulato una matrice di densità per descrivere completamente lo stato a due fotoni all'interno di una sorgente di luce termica, che appare come una somma di uno stato entangled OAM ad alta dimensione e uno stato diagonale completamente separabile. interessante, la matrice densità è dimostrata separabile, cioè., coinvolgimento nullo di per sé. Ancora, questa formulazione offre un'immagine fisicamente intuitiva per rivelare la quantistica nascosta nello stato OAM termico a due fotoni, come è stato caratterizzato da una discordia geometrica diversa da zero che discerne le correlazioni quantistiche oltre l'entanglement.

Una domanda che segue sorge spontanea se tale stato termico a due fotoni non entangled ma non classico possa essere esplorato per qualsiasi utile applicazione quantistica. L'autore ha risposto positivamente a questa domanda rivisitando il protocollo di teletrasporto quantistico. Le simulazioni numeriche hanno mostrato che, a livello di singolo fotone, lo stato OAM termico a due fotoni potrebbe essere sfruttato per teletrasportare uno stato OAM ad alta dimensionalità, in cui lo stato recuperato è solo una miscela di una replica esatta dello stato originale e di uno sfondo massimamente misto.

A differenza dello stato di polarizzazione bidimensionale, gli autostati OAM formano un infinito dimensionale, ortogonale, e base completa. Perciò, un'immagine ottica di ampiezza complessa può essere rappresentata in modo equivalente da un vettore di stato OAM ad alta dimensionalità. Così, è stata anche dimostrata teoricamente la possibilità di teletrasportare un'immagine Clover sia di ampiezza che di modulazione di fase, con più ripetizioni del protocollo.

Il professor Chen riassume così il principio di funzionamento del protocollo:"Il campo di luce, emessa da una sorgente di luce termica, è diviso in due percorsi da un divisore di fascio non polarizzante, che genera lo stato OAM termico a due fotoni. Il fotone in un percorso è diretto a interagire con un altro terzo fotone (codificato con l'immagine Clover di ampiezza complessa) nella fase di misurazione dello stato di Bell (BSM) ad alta dimensionalità. Subordinato ai risultati del BSM e dopo essere stato eseguito con una corretta operazione unitaria, i fotoni nell'altro percorso vengono inviati a colpire una telecamera ICCD che lavora in modalità trigger. Quindi, l'immagine originale può essere recuperata correttamente dalla telecamera ICCD, con più ripetizioni del nostro protocollo."

"Nella presente proposta, la corretta trasmissione di un'immagine è assicurata dalla pura componente di entanglement OAM ad alta dimensionalità, mentre la componente diagonale completamente mista crea semplicemente uno sfondo senza caratteristiche." Ha aggiunto.

"Nel futuro, il mio quadro teorico può anche richiedere ulteriori studi sull'uso dello stato termico multi-fotone per dimostrare alcuni nuovi compiti di informazione quantistica, come la preparazione dello stato remoto e nuove immagini con fotoni non rilevati." prevede il professor Chen.