Квантовите степени на свобода заемат голямо пространство на параметрите в сравнение с техните класически двойници. Това свойство ги прави предизвикателни за симулация на класически компютри. Независимо от това, той също така ги дарява с огромен информационен капацитет, полезен за нови изчислителни и метрологични парадигми1,2,3. Заплетените фотонни двойки отдавна са работната сила на демонстрациите на квантово подобрение в оптичната арена, с приложения в метрологията4,5, изображенията6,7,8,9,10,11< /sup> и спектроскопия11,12,13,14. Ключова концепция при генерирането на такива полезни състояния е инициирането на добре наблюдавани взаимодействия между непрекъснати променливи. Последните показват богати спектри на заплитане и голямо пространство на състоянието, в което информацията може да бъде записана и достъпна15,16,17,18,19. Тези понятия все още не са разгледани в добре установената област на метрологични техники, базирани на свободни електрони, като спектроскопия и микроскопия20. Проектирането на контролирано заплитане на източници на свободни електрони представлява основното предизвикателство и точно това е, което разглеждаме тук.
Наскоро бяха демонстрирани изключителни възможности за оформяне на електронен лъч в електронни микроскопи, съчетаващи свръхбързи оптични елементи21,22,23. Революционни концепции като кубити със свободни електрони24 и индуциран от кухина квантов контрол25,26,27 стават достъпни, сочейки към появата на следващо поколение квантова светлина-електрон технологии. Докато фотоните поддържат кохерентност на големи разстояния, електроните се декохерират бързо поради силното си свързване с околната среда. В комбинация със схемите за контрол, споменати по-горе, това предполага, че изолираните електрони осигуряват ценни квантови проби, когато са селективно изложени на интересни цели. Ние показваме, че електроните, преминаващи през медии, поддържащи поляритон, могат да изпитат геометрично контролирано взаимодействие, водещо до заплитане. Този ефект е тясно свързан с Амперовото сдвояване на електрони, обсъдено в реф. 28,29,30, показани тук, за да предизвикат заплетено състояние на Айнщайн–Подолски–Розен в дългото времево ограничение на взаимодействие.
Тук изучаваме квантовите корелации, генерирани от внезапни взаимодействия на електронни двойки със съседна среда, както е показано на фиг. 1, за контролиран интервал от време TI. Ние изследваме преходното състояние, генерирано от резки взаимодействия, както и границата на стационарно състояние в пертурбативния режим. Чрез промяна на два контролни параметъра — време на взаимодействие TI и начална честотна лента на електрони σe — ние ефективно сканираме степента на заплитане. Заплитането в надлъжното измерение се характеризира с разлагането на Schmidt на вълновата функция. След това изчисляваме вероятността за съвпадение и я показваме спрямо степента на заплитане. Ние обозначаваме получените електронни времеви режими на собствено състояние (ETM) по аналогия с техните фотонни двойници31,32. И накрая, ние предлагаме техника, която е полезна за дискриминация в реално време между ETM, от съществено значение за държавна томография и свързани приложения за обработка на квантова информация.
