Просмотр по

Макроскопическое квантовое состояние впервые наблюдали экспериментально

Макроскопическое квантовое состояние впервые наблюдали экспериментально

В недавней публикации в журнале Physical Review Letters, исследовательский коллектив под руководством профессора каталонского Института фотоники (ICFO) Моргана Митчелла (Morgan Mitchell) сообщил о первом экспериментальном наблюдении перепутывания индивидуальных пар фотонов в сжатом (squeezed) луче.

Квантовое перепутывание, микроскопическое по своей природе, имеет яркие макроскопические проявления, такие как сжатие света или сверхпроводимость.

Сжатие света в данном случае означает, что одна из его характеристик очень хорошо определена. Например, лазерный свет по сравнению с обычным имеет очень малую, но ненулевую неопределенность поляризации. Такая неопределенность или квантовый шум напрямую связана с существованием квантов света, фотонов. В сжатом луче неопределенность гораздо ниже даже лазерного уровня. В оптических коммуникациях сжатый свет может использоваться для передачи гораздо более слабых сигналов с прежним соотношением сигнал-шум, или для распределения секретных ключей квантовой криптографии.

Связь многих макроскопических явлений с крупномасштабными перепутыванием до сих пор рассматривалась только теоретически. Экспоненциальный рост затрат памяти и процессорного времени с увеличением количества перепутанных частиц ограничивает возможности компьютерной проверки этой гипотезы, а все имеющиеся экспериментальные доказательства перепутывания многих атомов — косвенные, так как основываются на измерении только макроскопических параметров.

Заслугой ученых ICFO стало получения первого прямого экспериментального подтверждения наличия такой связи. Чтобы осуществить это, они получили луч сжатого света, по прогнозам теоретиков состоящий почти полностью из перепутанных фотонов. Затем, они произвольным образом выделили небольшое число фотонов и измерили их квантовое состояние — совместную поляризацию фотонных пар.

Преодолев все «подводные камни» сложного эксперимента, такие как необходимость изобрести сверхузкополосные оптические фильтры, в конечном счете, они смогли показать, что, в соответствии с теорией, каждые два близлежащих фотона являются перепутанными. Изменяя плотность луча они также наблюдали эффект «моногамии», когда частицы могли создавать сильное перепутывание только с несколькими партнерами.

Итоги этой работы могут оказаться полезны для прогресса исследований других макроскопических систем многих тел и квантовых газов, таких как конденсаты Бозе-Эйнштейна, с потенциальными приложениями в сверхпроводимости, оптических коммуникациях и разработке кубитов для квантовых компьютеров.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *