Китайські вчені змогли заплутати відразу вісім фотонів

Китайські вчені з університету науки і технологій міста Хефей (Hefeі) змогли заплутати відразу вісім фотонів, що є великим кроком в справі розвитку експериментальної квантової фізики і квантових комп’ютерів.

Квантовим запутыванием називають взаємопов’язаність квантових станів двох або більше об’єктів, при якому зміна стану одного об’єкта миттєво відбивається на стані іншого (або інших). З точки зору фізики, поведінка заплутаних об’єктів описується однією хвильовою функцією. Експерименти по зчеплення частинок (фотонів, електронів і атомів) почалися в кінці 20 століття, проте до цих пір вченим вдавалося заплутувати тільки шість і менше фотонів.

Заплутування розглядається в якості основи для майбутніх квантових комп’ютерів. Такі комп’ютери відрізняються від звичайних тим, що його осередки інформації можуть перебувати у декількох станах, кодуючи логічні «0» і «1» одночасно, що відкриває можливості для надвисокої паралелізації обчислень.

Фізики, які займаються проблемами квантової механіки, постійно стикаються з двома проблемами – невисока частота утворення груп заплутаних фотонів і перешкоди, які неминуче виникають при зниженні потужності променя лазера.

Ще більш рідкісним явищем є стан «кота Шредінгера», яке у квантових обчисленнях позначає особливу заплутане стан осередків інформації, при якому всі вони містять нулі або одиниці.

Кіт Шредінгера є «учасником» мисленого експерименту, який був запропонований німецьким фізиком Ервіном Шредінгер, в ході якого в закритий ящик поміщаються кіт і механізм, що відкриває ємність з отрутою в разі розпаду радіоактивного ядра (яке може статися або не статися). Відповідно з принципами квантової фізики кіт є одночасно і живим, і мертвим. Звідси і бере свій початок термін «квантова заплутаність».

Дослідники під керівництвом Синь-Цан Яо (Xing-Can Yao) з університету науки і технологій міста Хефей використовували надпотужний ультрафіолетовий лазер і розробили експериментальну установку, яка дозволила обійти проблему перешкод за допомогою декількох поляризуючі розщеплювачів променя і особливо сконструйованих інтерферометрів, які значно зменшували вірогідність внесення перешкод при вимірах. Вісім заплутаних фотонів формувалися в результаті одночасного з’єднання чотирьох пар заплутаних фотонів.

«Заплутування восьми фотонів є кроком вперед у розвитку квантової оптики та експериментальних квантових обчислень. На відміну від попередніх дослідів з шістьма заплутаними фотонами, наша експериментальна модель може бути безпосередньо використана в реалізації схеми “топологічної корекції помилок», у вивченні фізики твердих тіл, квантової хімії та навіть у біофізиці”, – пишуть вчені у статті, розміщеній в електронній бібліотеці Корнеллського університету.

Результати експерименту показали, що установка дозволяла фіксувати появу восьмифотонных «котів Шредінгера» і маніпулювати ними з ймовірністю у 70,8% (для підтвердження ефективності пристрою досить спостерігати появу груп зчеплених фотонів в 50% випадків).

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *