Можно ли создать пару поляризованных, поляризационно-запутанных фотонов?

Я не знаю об источниках, испускающих пары фотонов с поляризационной запутанностью, но пары с поляризационной запутанностью можно получить из поляризованного источника разными способами.

Одним из примеров является спонтанное параметрическое преобразование с понижением частоты ( SPDC ). Цитата из Википедии:

В широко используемой конструкции устройства SPDC сильный лазерный луч, называемый лучом «накачки», направляется на кристалл BBO (бета-бората бария). Большинство фотонов проходят прямо через кристалл. Однако иногда некоторые фотоны подвергаются спонтанному преобразованию с понижением частоты с корреляцией поляризации типа II, и результирующие коррелированные пары фотонов имеют траектории, которые ограничены двумя конусами, оси которых расположены симметрично относительно луча накачки. Кроме того, из-за закона сохранения энергии два фотона всегда располагаются внутри конусов симметрично относительно луча накачки. Важно отметить, что траектории пар фотонов могут существовать одновременно в двух линиях пересечения конусов. Это приводит к запутыванию пар фотонов, поляризация которых перпендикулярна..

Если$\mid V \rangle$обозначает вертикально поляризованный фотон и$\mid H \rangle$горизонтально поляризованный фотон, то на пересечении двух конусов можно будет найти фотоны в состоянии

$$\mid \psi \rangle = \frac 1 {\sqrt 2} (\mid H \rangle \mid V \rangle + \mid V \rangle \mid H \rangle)$$

( Подробнее см. здесь )

В любом случае обратите внимание, что, как указал Марк Митчисон, в запутанной паре ни один фотон не имеет определенной поляризации. Чтобы понять почему, рассмотрим состояние

$$\mid \phi \rangle = \frac 1 {\sqrt 2} (\mid H \rangle \mid V \rangle + \mid V \rangle \mid V \rangle)$$

Это состояние не является запутанным, так как его можно записать как

$$\mid \phi \rangle = \frac 1 {\sqrt 2} (\mid H \rangle+ \mid V \rangle ) \mid V \rangle$$

Итак, мы знаем, что в этом состоянии один фотон имеет вертикальную поляризацию, а другой — поляризованный.$45°$. Легко видеть, что тот же трюк нельзя применить к запутанному$\mid \psi \rangle$состояние: запутанное состояние по определению неразделимо .

Таким образом, даже если вы знаете состояние поляризации двух фотонов до запутывания, само создание запутывания уничтожит любую информацию об индивидуальной поляризации фотонов.