Hi-Tech

Первая в истории фотография квантовой запутанности

Явления по меркам физики настолько странного, что даже великий ученый 20-го века Альберт Эйнштейн прозвал его «жутким действием на расстоянии». Физики из шотландского университета Глазго сообщили об эксперименте, в результате которого ученые смогли получить первую в истории фотографию квантовой запутанности частиц. Почему? Достижение шотландских ученых очень важно для разработки новых технологий. Давайте разбираться.

Что такое квантовая запутанность?

Другими словами, даже если отдалить эти частицы на многие тысячи километров друг от друга – каждая из них будет менять свое состояние в соответствии с изменением состояния другой частицы. Если говорить простыми словами, квантовая запутанность – это явление, при котором состояние двух или более объектов, как правило частиц, может быть взаимозависимым вне зависимости от их расстояния друг от друга. Такие частицы называют запутанными, а само явление – квантовой запутанностью.

Этот метод получил название «неравенств Белла». Хотя само понятие квантовой запутанности предложил в начале 20-го века Альберт Эйнштейн, математический метод доказательства того, что частицы могут быть запутаны между собой, был предложен спустя несколько десятилетий после него ирландским физиком Джоном Беллом. Если при определении квантовой запутанности эти неравенства не имеют решения, то это доказывает наличие запутанности.

Как была получена первая фотография квантовой запутанности?

Для этого они создали очень светочувствительную камеру, которая реагирует на потоки запутанных фотонов, производящихся специальным источником света. Физики из шотландского университета Глазго нашли способ визуализации этих неравенств, получив первое фотографическое доказательство квантовой запутанности.

Один проходит через специальные фильтры, а затем попадает на детектор.
Схема экспериментальной системы выглядит так: кристалл в левом нижнем углу создает пучок из пар запутанных фотонов, который затем разделяется на два. Второй луч сразу попадает на детектор

Затем они разделяются. Установка создает полностью одинаковые по своим свойствам пары фотонов. Другой фотон попадает сразу на специальный детектор, минуя фильтры. Один фотон проходит через фильтры, которые изменяют его физические свойства (состояние). Светочувствительная камера была настроена таким образом, чтобы фиксировать, когда оба фотона изменяли свои физические состояния, даже разделенные между собой расстоянием.


Пары запутанных фотонов, в которых один из них менял свое состояние в соответствии с изменяющимся состоянием другого фотона

В ходе эксперимента ученые получили четыре фотографии измененных состояний фотонов, а также один снимок, показывающий пары фотонов, в которых один фотон проходил через фильтры, другой нет. Наблюдения показали, что фотоны, которые проходили через фильтры и те, что через них не проходили одинаково меняют свои состояния. Это наблюдение оказалось первым визуальным доказательством явления квантовой запутанности.

Зачем это нужно?

Возможность наблюдения за этими процессами приблизит исследователей к их полному понимаю и возможности их практического использования. Результаты исследований шотландских ученых могут подтолкнуть развитие технологий для наблюдений за квантовыми явлениями.

Читайте также: Квантовая телепортация: все, что вы хотели узнать, но боялись спросить

Кроме того, полное понимание процессов квантовой запутанности позволит применять их при разработке технологий квантового шифрования, которые в свою очередь позволят существенно повысить уровень защиты передаваемых данных. Концепции квантовой запутанности уже используются, например, при разработке квантовых компьютеров, которые обещают производить вычисления, далеко выходящие за рамки возможностей современных суперкомпьютеров.

Там вы найдете материалы, которые не были опубликованы на сайте. Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

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

Кнопка «Наверх»
Закрыть