html текст
All interests
  • All interests
  • Design
  • Food
  • Gadgets
  • Humor
  • News
  • Photo
  • Travel
  • Video
Click to see the next recommended page
Like it
Don't like
Add to Favorites

Одним фотоном запутали сразу 16 миллионов атомов


Кристалл ортосиликата иттрия, допированный европием. Похожий элемент «квантовой памяти» использовался в работе — вместо европия он допирован неодимом.

ANU

Физики из Университета Женевы продемонстрировали квантовую систему, в которой с помощью одного фотона было одновременно запутано 16 миллионов атомов. Предыдущий рекорд составлял всего 2900 атомов. По словам авторов, результат указывает на то, что некоторые квантовые системы обладают большой устойчивостью, в отличие от хрупких состояний «кота Шредингера». Препринт исследования опубликован на сервере arXiv.org, работа проходит процедуру научного рецензирования.

Квантовая запутанность — особое коллективное состояние системы из нескольких частиц, в котором нельзя рассматривать частицы по отдельности. Оно возникает, например, когда в результате некоторого процесса рождаются два фотона, движущихся в противоположных направлениях (или две другие частицы). Их поляризация при этом обязательно должна быть одинаковой, но она не определена до того момента, пока она не будет измерена. Если измерять поляризацию только одного из фотонов раз за разом, то она окажется случайной, но если делать одинаковые измерения над обоими фотонами, то они всегда будут совпадать.

С помощью специального эксперимента (неравенств Белла) можно доказать, что до измерения фотоны не знают, какой поляризацией они обладают. В момент измерения фотоны словно бы мгновенно обмениваются информацией и  синхронизируют свои поляризации — в этом и проявляется запутанность. Это явление в некотором смысле нарушает фундаментальное свойство законов физики — локальность (невозможность моментально повлиять с Земли на исход эксперимента, происходящего, например, на спутнике Юпитера). Однако с помощью запутанности нельзя передавать полезную информацию, поэтому она не нарушает постулат Специальной теории относительности о невозможности передачи информации со скоростью быстрее скорости света.

Квантовые состояния считаются достаточно хрупкими, поэтому запутанность в системах, состоящих из большого количества частиц, легко разрушается. Физики пытаются создать как можно более крупные подобные системы — с помощью запутанных частиц можно моделировать поведение магнитных материалов, кроме того, запутывание кубитов предлагают использовать в алгоритмах квантовых компьютеров.

Ранее исследователям удавалось запутать одновременно несколько сотен атомов — например, в прошлом году физики из Университета Базеля и Национального Университета Сингапура продемонстрировали нарушение многочастичных неравенств Белла для крупной системы сжатых спинов, состоящей из 480 атомов рубидия. Авторы новой работы улучшили этот результат на несколько порядков.

Схема эксперимента. Слева: схема конструктивной интерференции при переизлучении фотона запутанными атомами. Благодаря ей возникает преимущественное излучение света в определенном направлении. Справа — схема установки. Элемент «квантовой памяти», в котором реализуется запутанность, находится в правой части схемы.

Florian Fröwis et al. / arXiv.org, 2017

Ученые выбрали для запутывания атомы неодима в модуле «квантовой памяти», допированном ортосиликате иттрия (Nd3+:Y2SiO5). Эти атомы коллективно участвуют в поглощении одиночного фотона кристаллом, после чего формируют запутанное состояние. Спустя примерно 50 наносекунд фотон излучается обратно. По словам авторов, в поглощении участвуют одновременно порядка 40 миллиардов атомов.

Чтобы оценить количество запутанных частиц в системе, физики создали новый способ анализа запутанности. В его основе лежит метод «свидетеля запутанности». Это некоторая функция (след специальной матрицы), которая оказывается больше или равна нулю для разделимых (незапутанных) состояний и меньше нуля — для запутанных неразделимых состояний. Авторы скорректировали традиционный метод таким образом, чтобы значение этой функции отражало количество запутанных частиц.

Главной характеристикой, по которой ученые оценивали степень запутанности, было направление, в котором вылетали фотоны после поглощения кристаллом. Согласно анализу исследователей, по меньшей мере 16 миллионов атомов были запутаны в эксперименте.

Интересно, что одновременно с работой швейцарских физиков на arXiv.org вышел препринт американско-канадской группы, реализовавшей квантовую запутанность между 200 ансамблями по миллиарду частиц в каждом. Физики использовали для этого очень похожую методику, однако вместо направления вылета фотонов ученые анализировали время вылета фотона после поглощения.

Недавно мы сообщали об исследовании австрийской группы физиков, создавших систему с суперпозицией порядка выполнения операций над одиночными фотонами. Для анализа суперпозиции ученые использовали схожую концепцию «свидетеля причинности».Владимир Королёв

Читать дальше
Twitter
Одноклассники
Мой Мир

материал с nplus1.ru

3

      Add

      You can create thematic collections and keep, for instance, all recipes in one place so you will never lose them.

      No images found
      Previous Next 0 / 0
      500
      • Advertisement
      • Animals
      • Architecture
      • Art
      • Auto
      • Aviation
      • Books
      • Cartoons
      • Celebrities
      • Children
      • Culture
      • Design
      • Economics
      • Education
      • Entertainment
      • Fashion
      • Fitness
      • Food
      • Gadgets
      • Games
      • Health
      • History
      • Hobby
      • Humor
      • Interior
      • Moto
      • Movies
      • Music
      • Nature
      • News
      • Photo
      • Pictures
      • Politics
      • Psychology
      • Science
      • Society
      • Sport
      • Technology
      • Travel
      • Video
      • Weapons
      • Web
      • Work
        Submit
        Valid formats are JPG, PNG, GIF.
        Not more than 5 Мb, please.
        30
        surfingbird.ru/site/
        RSS format guidelines
        500
        • Advertisement
        • Animals
        • Architecture
        • Art
        • Auto
        • Aviation
        • Books
        • Cartoons
        • Celebrities
        • Children
        • Culture
        • Design
        • Economics
        • Education
        • Entertainment
        • Fashion
        • Fitness
        • Food
        • Gadgets
        • Games
        • Health
        • History
        • Hobby
        • Humor
        • Interior
        • Moto
        • Movies
        • Music
        • Nature
        • News
        • Photo
        • Pictures
        • Politics
        • Psychology
        • Science
        • Society
        • Sport
        • Technology
        • Travel
        • Video
        • Weapons
        • Web
        • Work

          Submit

          Thank you! Wait for moderation.

          Тебе это не нравится?

          You can block the domain, tag, user or channel, and we'll stop recommend it to you. You can always unblock them in your settings.

          • nplus1.ru
          • ученые
          • университет
          • исследования
          • эксперименты
          • домен nplus1.ru

          Get a link

          Спасибо, твоя жалоба принята.

          Log on to Surfingbird

          Recover
          Sign up

          or

          Welcome to Surfingbird.com!

          You'll find thousands of interesting pages, photos, and videos inside.
          Join!

          • Personal
            recommendations

          • Stash
            interesting and useful stuff

          • Anywhere,
            anytime

          Do we already know you? Login or restore the password.

          Close

          Add to collection

             

            Facebook

            Ваш профиль на рассмотрении, обновите страницу через несколько секунд

            Facebook

            К сожалению, вы не попадаете под условия акции