Квантова заплутаність

06.03.2020

Вчені оприлюднили перше в історії фото квантової заплутаності

Це неймовірно, але вчені зафіксували перше в світі фото квантового заплутування - явища настільки дивного, що фізик Альберт Ейнштейн надав йому таке відоме визначення як "моторошна дія на відстані".

Зображення було отримане фізиками з Університету Глазго в Шотландії, і це настільки захоплююче, що від нього не можна відвести очей.

Можливо відразу і не здогадаєшся, але просто варто зупинитись і секунду подумати: це нечітке сіре зображення свідчить про те, що ми вперше побачили взаємодію частинок, яка лежить в основі дивної науки квантової механіки і формує основу квантових обчислень. Квантова заплутаність виникає, коли дві частинки стають нерозривно пов'язаними, і те, що відбувається з однією, негайно впливає на іншу, незалежно від того, наскільки далеко вони знаходяться одна від одної. Звідси і виникає визначення "моторошна дія на відстані".

Це фото демонструє заплутування двох фотонів - двох частинок світла. Вони взаємодіють і - на короткий момент – поділяють свої фізичні стани. Пол-Антуан Моро, перший автор статті, в якій було оприлюднено зображення, сказав BBC, що це зображення "елегантна демонстрація фундаментальної властивості природи".

Щоб зробити це неймовірне фото, Моро і група фізиків спроектували систему, яка створює потоки заплутаних фотонів, які вони описали як "екстраординальні об'єкти". Експеримент фактично включав реєстрацію чотирьох зображень фотонів при чотирьох різних фазових перетвореннях. Повне зображення ви можете побачити нижче:

Quantum Entanglement2.png

Джерело: Moreau, Science Advances, 2019

Те, що ви бачите тут, насправді являє собою сукупність багаторазових зображень фотонів, що проходять через серію чотирьох фазових перетворень. Фізики розділили заплутані фотони і спрясували один пучок через кристал, відомий як β-барієвий борат, що спричинило чотири фазові перетворення. У той же час вони зробили фото заплутаної пари, що проходила ті ж самі фазові перетворення, навіть якщо вона не пройшла через кристал.

Ви можете побачити схему експерименту нижче: Заплутаний пучок фотонів йде знизу зліва, половина заплутаної пари відщеплюється вліво і проходить через чотири фазових фільтри. Інші фотони, що йдуть прямо вперед, не проходять через фільтри, але зазнають тих же фазових змін.

Quantum Entanglement3.png

Джерело: Moreau, Science Advances, 2019

Камера змогла одночасно фіксувати їх зображення, показуючи, що вони обидва зміщуються однаково, незважаючи на те, що вони були розщеплені. Іншими словами, вони були заплутані.

У той час як Ейнштейн прославив квантове заплутування, фізик Джон Стюарт Белл допоміг визначити квантове заплутування і встановив тест, відомий як "нерівність Белла". В основному, якщо ви можете порушити нерівність Белла, ви можете підтвердити справжнє квантове заплутування.

"Тут ми повідомляємо про експеримент, який демонструє порушення нерівності Белла в спостережуваних зображеннях", - пише команда вчених в Science Advances. "Цей результат відкриває шлях до нових схем квантової візуалізації ... і пропонує багатообіцяючі схеми квантової інформації, що базуються на просторових змінних".

Дослідження було опубліковано у журналі Science Advances.

Автор: Фіона Макдоналд
Оригінал тексту: Science Alert
Переклад: Наталія Березовська
Редактор перекладу: Ігор Дмитрук

Пов'язані товари

Повернутися