روش های تولید حالت های درهمتنیده چند ذره ای با استفاده از بر هم کنش غیرخطی کراس - کر

گرچه اینشتین یکی از آغازگران مکانیک کوانتومی بود، ولی به دلیل علاقه و اعتقاد عمیق به نظریه فیزیکی به عنوان توصیف کننده جهان خارج و بیزاری از سرشت احتمال گرای مکانیک کوانتومی و کامل بودن آن، یک رشته چالش رویاروی دیدگاه کوپنهاگی از جهان قرار داد. او سعی کرد تعریفی دقیق به سیاق معمول فیزیک و نه در چارچوب بحث فلسفی از یک نظریه کامل ارائه کند و به کمک آن نشان دهد که مکانیک کوانتومی یک نظریه کامل نیست. در سال 1935 اینشتین، پودولسکی و روزن آزمایش فکری epr را با این سوال که" آیا مکانیک کوانتومی کامل است ؟" طرح نمودند که براساس ویژگی های یک سیستم دو ذره ای درهمتنیده شکل گرفته از فروپاشی یک منبع رادیواکتیویته استوار بود. در همان سال شرودینگر در مقاله پارادوکس گربه خود، عبارت در همتنیدگی را به کار برد. مکانیک کوانتومی می تواند به طرق مختلف در انتقال اطلاعات موثر باشد. آنچه که در انتقال اطلاعات کوانتومی نقش اساسی دارد، خاصیت غیرموضعی بودن مکانیک کوانتومی و وجود حالت های درهمتنیده است. قابل ذکر است که درهمتنیدگی نسبیت خاص را نقض نمی کند و دارای خاصیت غیر موضعی است .درهمتنیدگی چند ذره ای یکی از ویژگی های بسیار جالب مکانیک کوانتومی است. درهمتنیدگی سیستم کوانتومی دو ذره ای تا حدود زیادی مطالعه شده است؛ در حالیکه درهمتنیدگی چند ذره ای دارای ساختاری غنی تر و نقشی مهم تر در محاسبات کوانتومی و شبکه های ارتباطی است.تقریباً تمام آزمایش هایی که تاکنون برای فرایندهای اطلاعات کوانتومی انجام شده اند از حالت های درهمتنیده قطبش فوتون ها استفاده می کنند. امروزه در آزمایشگاه می توان از طریق فرایندی که به آن تبدیل پارامتری معکوس می گویند، چنین فوتون هایی را تولید کرده و سپس از طریق فیبرهای نوری یا هوای آزاد به فاصله های دور دست فرستاد.فوتون ها اغلب به عنوان کیوبیت های پروازی خوب در نظر گرفته می شوند که برای کارهای ارتباطی شبکه های کوانتومی به دلیل سرعت بالا و مقاومت در برابر واهمدوسی بسیار مفیدند. به دلیل سرشت احتمالی سیستم های نوری خطی، بدست آوردن گیت های کوانتومی یا حالت ها مشکل است. به عنوان مثال تحقق بخشیدن گیت های دوکیوبیتی مانند کنترل نات به دلیل برهم-کنش متقابل ضعیفی که فوتون ها دارند سخت است. این مشکل توسط مدولاسیون کراس – فاز (xpm ) مرتفع شده است که اشاره به پدیده غیرخطیت دارد؛ به طوریکه فاز یک میدان نوری توسط میدان دیگر مدوله می شود. این قبیل برهم کنش های قوی مانند غیرخطیت کراس – کر برای کارهایی همچون اندازه گیری غیرمخرب ، آماده سازی و آشکارسازی حالت های کوانتومی، ترابرد کوانتومی و گیت های منطقی کوانتومی استفاده می شوند.برهم کنش کراس – کر می تواند در حالت های اتمی، فیبرهای سیلیکونی و کاواک ها بدست آید. غیرخطیت کراس – کر اولین بار توسط یاماموتو و چانگ برای محاسبات اپتیک کوانتومی ساده مانند حل مسئله یک بیتی دویچ و تصحیح خطا مورد استفاده قرارگرفت. تورچه و دیگران گیت فاز کوانتومی را تحقق بخشیدند . سپس ویتالی و دیگران حالت های بل را با غیرخطیت کر بررسی کردند . اخیراً نموتو و مونرو سنجه پاریته و گیت کنترل نات را با غیرخطیت کر ایجاد کرده اند. مطالعه نظری بر روی اندازه گیری غیرمخرب فوتون ها براساس غیرخطیت کراس – کر انجام شده است. ماتسودا و دیگران، xpm را در موجبرهای سیمی سیلیکونی مورد مطالعه قرار داده اند. در تمام روش های ارائه شده از xpm هم به عنوان گیت و هم به عنوان آشکارساز غیرمخرب استفاده شده است.