Квантовая запутанность

Ученым удалось физически разделить два квантовых состояния одного иона
Постоянным нашим читателям хорошо известен мысленный эксперимент с кошкой Шредингера, демонстрирующий один из основных принципов квантовой механики, в котором подразумевается, что кошка может быть жива и мертва одновременно. К счастью для живых кошек, никому из ученых даже не пришло в голову провести этот эксперимент на практике, однако физики весьма регулярно создают аналоги "кошки Шредингера" из атомов, ионов и других частиц, изучая особенности причудливого квантового мира.

Физикам удалось запутать 16 миллионов атомов

Сразу две команды ученых на днях отчитались о штурме новой рекордной высоты в квантовой механике. Напомним, что квантово запутанными в физике называются частицы, квантовые состояния которых взаимозависимы, даже если сами частицы находятся в разных местах и никак не взаимодействуют друг с другом. В роли подопытных в экспериментальной физике чаще всего используются фотоны, но разница между ними и прочими обитателями микромира невелика: речь идет в первую очередь об изучении квантовых взаимодействий, а не их носителей.

 

В нашем случае команде исследователей из Женевы удалось продемонстрировать квантовую запутанность 16 миллионов атомов. Их коллеги из США и Канады использовали подобную технику чтобы вовлечь в квантовое взаимодействие 200 групп из миллиарда атомов каждая. Обе команды опубликовали свои результаты онлайн в двух статьях, доступных на arXiv.org

 

«Это прекрасный результат», – говорит физик Владан Вулетич из Массачусетского технологического института, который два года назад уже был участником команды, продемонстрировавшей запутанность трех тысяч атомов. «Он показывает нам, что существующие типы квантово-механических состояний на самом деле довольно стабильны», – отмечает Вулетич. Обе команды использовали устройство, называемое квантовой памятью. 
 

Cостоящее из кристалла с примесью ионов редкоземельных металлов, таких как неодим и туллий, устройство поглощает один фотон и испускает его заново после небольшой паузы. Исходный фотон коллективно поглощается множеством ионов, однократно спутывая их все. Через несколько десятков наносекунд система испускает эхо исходного – другой фотон. Измеряя его направление и задержку, исследователи делают выводы о количестве вовлеченных во взаимодействие (т. е. спутанных) ионов. 

 

Участники обеих исследовательских групп пока отказываются от развернутых комментариев, т. к. результаты их трудов еще проходят рецензирование в журналах. Можно полагать, что их работа едва ли окажется непосредственно применимой в какой-либо практической деятельности, гораздо важнее оттачивание задействованных в процессе технологий, особенно квантовой памяти, которая может быть применена при создании квантовых коммуникационных сетей и компьютеров.

Просто о квантовой запутанности

Ученые установили новый рекорд, запутав 219 ионов, пойманных в кантовой ловушке
Ученые-физики из американского Национального института Стандартов и Технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST) сумели заманить в ловушку из сильных электрических и магнитных полей 219 ионов бериллия и запутать их свойства на квантовой уровне при помощи лазерного света. Некоторые другие приемы, использованные учеными, позволили считывать и управлять квантовой информацией, содержащейся в этих ионах. Все это превратило данную группу ионов в своего рода квантовый симулятор, в недрах которого можно производить квантовые вычисления, недоступные для расчетов на обычных компьютерах.

Исследователи из Технологического университета Дельфта (Delft University of Technology), Нмдерланды, опубликовали работу, в которой, согласно их мнению, приведены неопровержимые и достаточные доказательства существования квантовой запутанности.
Понятие квантовой запутанности, "призрачного действия на расстоянии" по словам Альберта Эйнштейна, является одним из самых экзотических понятий квантовой физики. Согласно имеющимся теориям, запутанные на квантовом уровне объекты, несмотря на разделяющее их расстояние, которое может исчисляться огромным количеством световых лет, могут моментально оказывать влияние друг на друга. И некоторые из видных ученых высказывали сомнения в возможности существования такого явления, которое, по их мнению, нарушает все основные принципы традиционной физики.

Двое физиков, Тун Цан Ли из американского университета Пурдью и Чжан Ци Инь из китайского Центра квантовой информации предложили эксперимент по квантовому запутыванию живых организмов
Статья, в которой излагается это предложение, выложена на сервере препринтов arXiv.org и пока не принята к печати в рецензируемом научном журнале. Краткое изложение сути работы приводится на сайте Российского квантового центра.

Физики планируют впервые запутать на квантовом уровне относительно большие и массивные объекты
Роман Щнабел (Roman Schnabel), профессор из Института гравитационной физики Макса Планка, Германия, и его исследовательская группа планируют в скором времени провести эксперимент, в котором будет предпринята попытка создания явления квантовой запутанности между двумя достаточно большими и массивными объектами. Проведению эксперимента предшествовали достаточно длительные теоретические исследования, а сейчас ученые разрабатывают саму методику проведения эксперимента. В качестве объектов для запутывания будут выступать два зеркала, массой по 100 грамм каждое, и если эксперимент пройдет успешно, то это позволит ученым узнать намного больше о запутанности, чем эксперименты, в которых используются крошечные объекты, с  максимальными размерами в несколько микрон.