У Кларендонской лабораторії Оксфордського університету було реалізовано заплутане стан для двох алмазних зразків міліметрових розмірів

Як відомо, при роботі з механічним рухом макроскопічних систем створення суперпозиций і квантовим заплутування перешкоджає взаємодія зразків з навколишнім середовищем. Навіть дуже слабкий вплив оточення швидко перетворює суперпозицію в одне зі стійких станів: відбувається декогеренції, і система набуває звичні класичні риси. Щоб уникнути цього, досліди проводять у чітко контрольованих умовах при наднизькій температурі; зовсім недавно ми, наприклад, розповідали про те, як лазерне охолодження допомогло перевести механічний осцилятор досить складної конструкції в основний квантовий стан.

Нові експерименти, навпаки, виконувалися при кімнатній температурі з використанням «звичайних» квадратних алмазних пластинок розміром 3×3 мм і товщиною 0,25 мм В таких умовах квантові ефекти можна спостерігати тільки на дуже коротких часових проміжках тривалістю в декілька пікосекунд.

Пам’ятаючи про ці обмеження, автори обрали дослідну схему, в якій лазерні імпульси, падаючі на зразки, що мали тривалість на рівні половини амплітуди в 60 фс і слідували один за одним з інтервалом всього в 350 фс. Перший імпульс з пари, взаємодіючи з алмазом, створював фонон (збудження, що відповідає узгоджених коливань безлічі атомів кристала) за рахунок спонтанного рамановского розсіювання. Цей процес супроводжувався випусканням фотона з дещо зниженою енергією (збільшеною довжиною хвилі).

Перед алмазами, рознесеними на 15 см, фізики помістили светоделитель, за одним з виходів якого була встановлена півхвильова платівка. Фотони зі зміщеною в червону сторону довжиною хвилі, що народжуються після порушення фонона, також потрапляли на поляризаційний светоделитель, полуволновую пластинку і другий светоделительный елемент, а потім реєструвалися детектором.

Виявлення «червоного» фотона свідчило про створення шуканого заплутаного стану двох кристалів, що містять одне фононное збудження, яке, так би мовити, розподілялося між ними. Для перевірки цих даних використовувався другий імпульс з пари, відставав на 350 фс: з його приходом фонон з деякою (невеликий) ймовірністю конвертувався у фотон з довжиною хвилі, зміщеною в синю область. Повторивши експеримент величезна (1,9•1014) число раз і відзначаючи заплутування «червоного» та «синього» квантів світла, вчені переконалися в тому, що фононные моди алмазів іноді опинялися в зчепленому стані.

На практиці така схема, ймовірно, застосовуватися не буде. «Використовувати заплутане стан, час життя якого вимірюється одиницями пікосекунд, практично неможливо», — коментує співробітник Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі Ендрю Клелэнд (Andrew Cleland), також вивчав квантову поведінку системи макроскопічних розмірів.

Повна версія звіту опублікована в журналі Science.

Підготовлено за матеріалами Physicsworld.Com.

Залишити відповідь

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