`

СПЕЦІАЛЬНІ
ПАРТНЕРИ
ПРОЕКТУ

Чи використовує ваша компанія ChatGPT в роботі?

BEST CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Леонід Бараш

Квантовое зацепление между фотоном и триллионом атомов

0 
 

После 80 лет на знаменитый парадокс Эйнштейна, Подольского и Розена (ЭПР) проливается новый свет. Группа исследователей из физического факультета Варшавского университета создала многомерное зацепленное состояние одного фотона и триллиона горячих атомов рубидия. Это гибридное зацепление соххранялось в лабораторном эксперименте в течение нескольких микросекунд. Исследования были опубликованы в престижном журнале Optica.

В своей знаменитой статье в Physical Review, опубликованной в 1935 г., А. Эйнштейн, Б. Подольский и Н. Розен рассмотрели распад частицы на два продукта. В их мысленном эксперименте два продукта распада разлетались точно в противоположных направлениях, или с более научной точки зрения их импульсы были антикоррелированы. Это не было бы загадкой в рамках классической физики, однако при применении законов квантовой теории, три исследователя быстро пришли к парадоксу. В центре этого парадокса лежит принцип неопределенности Гейзенберга, устанавливающий, что положение и импульс частицы не могут быть измерены одновременно с произвольной точностью. В мысленном эксперименте ЭПР можно измерить импульс одной частицы и немедленно узнать импульс другой без измерения, поскольку он прямо противоположный. Затем нужно только измерить положение второй частицы, и принцип неопределенности Гейзенберга, кажется, нарушается, что серьезно озадачило трех физиков.

Однако как показал в свое время Нильс Бор, этот эксперимент не является, на самом деле, парадоксом. Ошибка Эйнштейна и его сотрудников заключалась в том, что они применили «одночастичный» принцип неопределенности к системе двух частиц. Если рассматривать эти две частицы как описываемые одним квантовым состоянием, то первоначальный принцип неопределенности перестает быть справедливым, особенно если эти частицы зацеплены.

В лаборатории Quantum Memories в Варшавском университете группа из трех физиков была первой, которая создала такое зацепленное состояние, состоящее из макроскопического объекта – группы около одного триллиона атомов и одного фотона. «Одиночные фотоны, рассеянные при взаимодействии лазерного луча с атомами, регистрируется чувствительной камерой. Один зарегистрированный фотон несет информацию о квантовом состоянии всей группы атомов. Атомы могут быть сохранены, и их состояние может быть получено по требованию», - говорит Михал Дабровски (Michal Dabrowski), аспирант и соавтор статьи.

Результаты эксперимента подтверждают, что атомы и один фотон находятся в зацепленном состоянии. Путем измерения положения и импульса фотона, мы получаем всю информацию о состоянии атомов. Для того чтобы подтвердить это, польские ученые преобразования состояние атома в другой фотон, который снова измерялся с помощью камеры, разработанной в лаборатории Quantum Memories. «Мы продемонстрировали парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена, первоначально предложенный в 1935 году, в очень похожей версии, однако мы продолжили эксперимент, добавив хранение света внутри большой группы атомов. Атомы хранят фотон в виде волны атомных спинов, содержащей один триллион атомов. Такое состояние очень устойчиво к потере отдельных атомов, так как информация распределяется по многим частицам», - сказал Михал Парняк (Michal Parniak), аспирант, принимавший участие в исследовании.

Эксперимент, проведенный группой из Варшавского университета, является также уникальным и в другом отношении. Квантовая память, хранящая зацепленное состояние, позволяет хранить до 12 фотонов сразу. Это расширение возможностей является перспективным с точки зрения применения в квантовой обработке информации. «Многомерное зацепление хранится в нашем устройстве в течение нескольких микросекунд, что примерно в тысячу раз больше, чем в любом из предыдущих экспериментов, и в то же время достаточно долго, чтобы выполнять тонкие квантовые операции на атомном состоянии», - поясняет д-р Войцех Василевски (Wojciech Wasilewski), руководитель группы в команде Quantum Memories Laboratory.

Зацепление в координатном и импульсном пространстве, описанное в статье в журнале Optica, может быть использовано совместно с другими известными степенями свободы, такими как поляризация, позволяя генерировать так называемые гиперзацепления. Такие сложные идеи представляют собой новый и оригинальный тест основ квантовой механики – теории, которая беспрерывно и загадочно еще обеспечивает огромный технологический прогресс.

Квантовое зацепление между фотоном и триллионом атомов

Слева направо: Михал Парняк использует зеленый лазер для освещения стеклянной ячейки с квантовой памятью, которую держит Войцех Василевски

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365

0 
 

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 

Ukraine

 

  •  Home  •  Ринок  •  IТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Мережі  •  Безпека  •  Наука  •  IoT