Німецькі та російські вчені спіймали 100 тис. заплутаних фотонів

Поділитися
Німецькі та російські вчені спіймали 100 тис. заплутаних фотонів
Важливість цього досягнення підкреслює той факт, що попередній рекорд становив усього 12 частинок. Вчені розробили і застосували абсолютно нову методику вимірювань, яка дозволила працювати з набагато більшим числом фотонів.

Вченим вдалося отримати 100 тис. фотонів, що знаходяться в стані квантової заплутаності. Важливість цього досягнення підкреслює той факт, що попередній рекорд становив усього 12 частинок.

Німецьким ученим вдалося отримати 100 тисяч фотонів, що знаходяться в стані квантової заплутаності. Важливість цього досягнення підкреслює той факт, що попередній рекорд становив усього 12 фотонів.

Явище квантової заплутаності являє собою тендітний зв'язок, який виникає між двома і більше частками. Заплутані частинки мають однаковий квантовий стан незалежно від відстані, яка відділяє їх у просторі. При цьому якщо одна з частинок змінює свій стан, те ж саме роблять всі інші її "побратими".

Раніше для одержання декількох заплутаних фотонів вчені пропускали промінь лазера через оптичний кристал - поляризаційний роздільник. Проходячи через кристал, частинка світла ділилася на два слабших заплутаних фотони, один з яких зберігався в установці, а другий розділявся ще на два. При цьому з кожним роздвоєнням інтенсивність променя світла падала вдвічі.

Після кількох подібних операцій точності реєструючих приладів ставало недостатньо, щоб реєструвати квантовий стан знову утворених частинок.

Марія Чехова і її колеги з Московського Державного Університету та Інституту вивчення світла Макса Планка розробили і застосували абсолютно нову методику вимірювань, яка дозволила працювати з набагато більшим числом фотонів, пише New Scientist.



Так можна було б представити генерацію фотонів у заплутаних квантових станах у результаті спонтанного параметричного розсіяння лазерного потоку в нелінійному кристалі (ілюстрація J-Wiki/Wikimedia Commons)

Вчені "стріляли" короткими лазерними імпульсами через поляризаційний роздільник пучка (polarizing beam splitter), отримуючи два промені з різною поляризацією фотонів.

Потім обидва променя пропускали через два нелінійних кристали барію. Нелінійна природа кристалів призводила до того, що кожен фотон породжував нову пару пов'язаних частинок з однаковою поляризацією, але з різними енергіями, скажімо, A і B.

Оскільки фотон є одночасно і часткою, і хвилею, то різнилися і довжини хвиль отриманих фотонів. У результаті одна частинка належала інфрачервоній частині спектру, а інша - видимій.

Початковий розпад у кристалі відбувається спонтанно, і, як тільки перша пара фотонів виявляється в кристалах, вона ініціює появу нових пар. Зрештою фізики отримують каскад заплутаних часток, що знаходяться в стислому стані.

Потім пучки пов'язаних фотонів вчені направляють на другий поляризаційний роздільник пучка, тільки він цього разу не ділить, а об'єднує їх, роблячи загальний промінь неполяризованим. Направляючи світло на дихронічну пластинку, вчені змінюють поляризацію фотонів. Так поляризація фотонів з енергією A розрізняється на 90 градусів з поляризацією фотонів з енергією B.

На виході вчені отримують фотони в заплутаному стані: скажімо, якщо частинки з енергією A мають вертикальну поляризацію, то частинки з енергією B будуть горизонтально поляризованими і навпаки (у разі кругової поляризації - можуть бути з лівого і правого, відповідно).

Щоб зрозуміти, що отримані фотони були заплутані, дослідники пропускали промінь через третій поляризаційний роздільник. Він направляв фотони з різною поляризацією на два окремих детектори. Після цього вчені підраховували кількість частинок у кожному промені. Кореляція сигналів з двох датчиків вказувала на ступінь заплутаності фотонів в імпульсі. Результати вимірювань показали, що всі 100 000 фотонів опинилися в стані квантової заплутаності, залежно один від одного.

Докладний звіт про останні дослідження опубліковано в журналі Physical Review Letters.

Фахівці вважають, що рано робити однозначні висновки про роботу німецьких дослідників. Адже до цього стан квантової заплутаності "ловили" по двом станам, а в останньому експерименті кількість цих станів досягла одного мільйона. Це робить саме поняття заплутаності набагато більш складним.

Однак результати, отримані групою німецьких фізиків, у будь-якому випадку мають велике значення для розвитку квантової науки. Вони можуть бути використані при розробці абсолютно нових систем передачі даних, які, як очікується, ляжуть в основу квантових комп'ютерів та квантового Інтернету майбутнього. !zn




Поділитися
Помітили помилку?

Будь ласка, виділіть її мишкою та натисніть Ctrl+Enter або Надіслати помилку

Додати коментар
Всього коментарів: 0
Текст містить неприпустимі символи
Залишилось символів: 2000
Будь ласка, виберіть один або кілька пунктів (до 3 шт.), які на Вашу думку визначає цей коментар.
Будь ласка, виберіть один або більше пунктів
Нецензурна лексика, лайка Флуд Порушення дійсного законодвства України Образа учасників дискусії Реклама Розпалювання ворожнечі Ознаки троллінгу й провокації Інша причина Відміна Надіслати скаргу ОК
Залишайтесь в курсі останніх подій!
Підписуйтесь на наш канал у Telegram
Стежити у Телеграмі