Российские физики научились "откармливать" котов Шредингера
Физики из Российского квантового центра и университета Калгари
разработали методику "соединения" нескольких котов Шредингера в единое
и более крупное целое, что позволит создать новые методики квантовой
шифрации данных и квантовых вычислений, говорится в статье,
опубликованной в журнале Nature Photonics.
"Одним из фундаментальных вопросов физики является граница между
квантовым и классическими мирами. Могут ли квантовые свойства, если
обеспечить идеальные условия, наблюдаться у макроскопических предметов?
Теория не дает ответа на этот вопрос – может быть, такой границы и нет.
Нужен инструмент, который позволит ее нащупать", – рассказывает
профессор Александр Львовский, глава лаборатории квантовой оптики в РКЦ.
Кот Шредингера — "участник" мысленного эксперимента, который был
предложен австрийским физиком Эрвином Шредингером в 1935 году. Во время
него в закрытый ящик помещаются кот и механизм, открывающий емкость
с ядом в случае распада радиоактивного атома (что может случиться или не
случиться).
В соответствии с принципами квантовой физики кот является
одновременно и живым, и мертвым. Отсюда берет свое начало термин
"квантовая суперпозиция" – совокупность всех состояний, в которых может
одновременно находиться кот. Сегодня физики активно пытаются создать
такого кота Шредингера, которого можно было бы увидеть невооруженным
глазом.
Львовский и его коллеги по РКЦ и университету Калгари приступили
к решению этой задачи самым очевидным способом – они решили "откормить"
кота Шредингера и сделать его более заметным для невооруженного глаза.
Роль кота Шредингера в экспериментах команды Львовского играют пары
"запутанных" частиц света с противоположной фазой. Электромагнитные
поля таких частиц одновременно "повернуты" в противоположные стороны,
благодаря чему они являются аналогом животного из эксперимента
Шредингера – образно говоря, фотоны одновременно "живы" и "мертвы".
Как откормить такого "кота" и сделать более заметным? В переводе
на язык физики это означает, что амплитуды колебаний электромагнитного
поля у фотонов кота Шредингера должны быть достаточно большими, чтобы их
можно было отличить от проявлений квантовой неопределенности. Львовский
и его коллеги решили эту задачу, научившись "склеивать" двух световых
котов Шредингера в единое целое.
"Идея эксперимента была предложена в 2003 году группой профессора
Тимоти Ральфа из австралийского университета Квинсленда. Суть его
состоит в том, чтобы вызвать интерференцию двух "кошек"
на светоделительной пластинке. Это приводит к возникновению запутанного
состояния в двух выходных каналах светоделителя. В одном из этих каналов
ставят специальный детектор. В случае, если этот детектор показывает
определенный результат, во втором выходе рождается "кошка" с более чем
удвоенной средней энергией частиц", — рассказывает Анастасия Пушкина,
сотрудник РКЦ и университета Калгари (Канада).
Руководствуясь этой идеей, Пушкина, Львовский и их коллеги
"откормили" несколько тысяч кошек Шредингера, удвоив энергию их
электромагнитных полей и достигнув рекордных показателей при помощи
относительно простых источников света, которые раньше удавалось получать
только на самом мощном и дорогом оборудовании. Подобную процедуру,
как отмечают ученые, можно повторять бесконечное число раз при наличии
достаточного числа уже "откормленных" котов для их соединения. В
конечном итоге, как мечтают ученые, им удастся достигнуть границы между
квантовым и обычным миром или доказать, что ее не существует.
Подобные коты, по словам Львовского и его коллег, можно использовать
в качестве усилителей квантовых сигналов, в качестве одного
из компонентов квантовой памяти и для многих других практических целей.
https://ria.ru/science/2017050...
Рейтинг публикации:
|
