Физики запутали два удалённых алмаза



Два кристалла, находящиеся в состоянии квантовой сцепленности, излучают «красные» и «синие» фотоны.

Два кристалла, разнесённые на расстояние пятнадцать сантиметров, удалось поместить в состояние квантовой запутанности. Авторы эксперимента считают его важным шагом на пути создания квантовых компьютеров.

Учёные из Оксфорда (University of Oxford) использовали два трёхмиллиметровых алмаза (условно – правый и левый). Между ними поместили светоделитель, на который направлялись фотоны.

Каждая из частиц могла после делителя побежать к правому кристаллу, а могла к левому. Но по законам квантовой механики до измерения нельзя сказать, куда именно направился тот или иной фотон. Считается, что до того момента он находится в суперпозиции двух своих возможных состояний.

Когда фотон попадает в алмаз, часть его энергии может быть поглощена с созданием в кристаллической решётке фонона. Поскольку фононы тоже ведут себя как квантовые частицы, получается, что два алмаза, поглотившие фотон, побывавший в делителе, разделяют на двоих и один фонон, то есть оказываются запутаны.

Поглощённый фотон переизлучается с более низкой энергией (с более низкой частотой), объясняет Physics World. «Покрасневший» фотон сигнализирует, что состояние запутанности достигнуто.

Но чтобы убедиться в этом, необходим зондирующий импульс, снова направляемый через делитель сразу на два алмаза. Встречая фонон, такой зондирующий фотон увеличивает свою энергию и частоту (условно становится «синим»). А дальше самое главное: никто ведь не может сказать, в каком из двух алмазов находился фонон. И это обстоятельство позволяет отделить классическое состояние двух кристаллов от квантового.

После алмазов физики установили набор из поляризаторов, делителей и однофотонных детекторов. Если бы фотоны подчинялись классическим законам, они бы шли или направо, или налево, но не сразу в обе стороны. То же можно сказать про ранее созданный фонон: по классическим представлениям он существует или в правом, или в левом алмазе, а по законам квантовой механики описывается функцией, словно «размазанной» по обоим кристаллам (они ведь являются запутанными).

Таким образом, в классической ситуации на выходе всей системы после подачи зондирующего импульса «синий» фотон должен с равной вероятностью регистрироваться как в одном, так и в другом детекторе. А в случае если система описывается законами квантового мира, то в строго определённом детекторе (поскольку «синий» фотон должен коррелировать с появлением «красного»).

Именно такую неклассическую корреляцию в целой серии наблюдений нашли специалисты из Оксфорда. И хотя каждый такой мини-опыт с созданием состояния запутанности и его считыванием длился всего 0,35 пикосекунды (фононы в алмазе живут недолго), в теории этого достаточно пусть не для хранения квантовых данных, то во всяком случае для квантовых вычислений.

Важно, что запутанность была достигнута при комнатной температуре.

Получается, что такое состояние может сохраняться в обычной окружающей среде в макроскопических твёрдых телах.

А потому, полагают постановщики эксперимента, на основе подобных объектов возможно создание квантовых компьютеров, не нуждающихся в криогенной системе охлаждения.

Источник

На правах рекламы:

Новости Украины и мира, шоу-бизнеса. А также наиболее интересные события из мира кино, музыки и спорта. Рекомендации по ведению здорового образа жизни, и последние спортивные новости. И тематические болги: Фабрика звезд 4, Х-фактор, Шоу №1, Танцуют все 4, и многое другое...

«Царство свободы начинается в действительности лишь там, где прекращается работа, диктуемая нуждой и внешней целесообразностью, следовательно, по природе вещей оно лежит по ту сторону сферы собственно материального производства»

Карл Маркс

Научный подход на Google Play

Файлы

Забавное евангелие

Черты будущего

Безмолвные стражи тайн. Загадки острова Пасхи

Революционное богатство