Фотонний кіт Шредінгера

Шредингеровский кіт (суперпозиція живого і мертвого кота) традиційно подається в підручниках як ілюстрація абсурдності застосування квантової механіки до макроскопічним об’єктів. В цьому уявному експерименті макроскопічна система (замкнений у коробці кіт) переплутана з мікроскопічної (атомне ядро, при розпаді якого розбивається колба з отрутою), в результаті чого утворюється суперпозиція станів їнераспавшееся ядро, живий кіт і розпалася ядро, мертвий кіт.

У реальному житті приготувати і тим більше спостерігати такі стани практично неможливо через їх миттєвої декогерентизации при взаємодії з оточенням. Чим більша система, тим більше вона схильна до впливу зовнішнього середовища і тим швидше втрачає свої квантові властивості. А де проходить та межа, що відокремлює квантове “мікро” від класичного “макро”? В роботах [1] (Канада, Росія, Іран) та [2] (Швейцарія) експериментально реалізовано переплутування одного фотона зі світловим променем, що містить до 108 фотонів. На першому етапі одиничний фотон пропускали через дільник пучка і отримували когерентну суперпозицію двох мод, a і b (див. рис.), тобто фактично наплутали фотон з вакуумом.

Схема експерименту по спостереженню переплутування мікроскопічного та макроскопічного станів світла.

Потім шляхом інтерференції моди a з інтенсивним променем світла “переносили” таку микрозапутанность на макрозапутанность фотона з променем. Як і у випадку шредингеровского кота, при цьому виникала суперпозиція двох макроскопічних світлових станів, які можна було розрізнити класично, без використання детекторів з мікроскопічним роздільною здатністю. З-за технічних недоліків ефективність розпізнавання цих станів склала 68% [1] проти теоретичної 90%. Інтригуючим напрямком подальших досліджень видається спроба перенесення заплутаності фотона з оптичним полем на його заплутаність з масивними об’єктами (наприклад, за рахунок резонансного відбивання світлового променя від останніх або радіаційного тиску на них). А блакитною мрією залишається, звичайно, контрольоване переплутування двох макроскопічних систем один з одним.

За матеріалами замітки “Micro meets macro”,
F. Sciarrino, Nature Phys. 9, 529 (2013).

1. A. I. Lvovsky et al., Nature Mater. 9, 541 (2013).

2. N. Bruno et al., Nature Mater. 9, 545 (2013).

Залишити відповідь

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