Квантовото заплитане вече е пряко наблюдавано в по-голям макроскопичен мащаб

(Юха Ювонен)

Квантово заплитанее свързването заедно на две частици или обекти, въпреки че може да са далеч един от друг – техните съответни свойства са свързани по начин, който не е възможен според правилата на класическата физика.

Това е странен феномен, който Айнщайн описва като ' призрачен екшън от разстояние “, но неговата странност е това, което го прави толкова очарователен за учените. в нови изследвания , квантово заплитане е пряко наблюдаван и записан в макроскопичен мащаб – мащаб, много по-голям от субатомните частици, обикновено свързани със заплитането.

Включените размери все още са много малки от наша гледна точка – тези експерименти включваха два малки алуминиеви барабана с една пета от ширината на човешки косъм – но в сферата на квантовата физика те са абсолютно огромни.

Макроскопичните механични барабани. (J. Teufel/NIST)

„Ако анализирате данните за позицията и импулса за двата барабана независимо, всеки от тях просто изглежда горещ“, казва физикът Джон Тойфел , от Националния институт за стандарти и технологии (NIST) в САЩ.

„Но като ги разгледаме заедно, можем да видим, че това, което изглежда като случайно движение на единия барабан, е силно свързано с другия, по начин, който е възможен само чрез квантово заплитане .'

Въпреки че няма какво да се каже, че квантовото заплитане не може да се случи с макроскопични обекти, преди се смяташе, че ефектите не са забележими в по-големи мащаби - или може би, че макроскопичният мащаб се управлява от друг набор от правила.

Това ново изследване предполага, че това не е така. Всъщност същите квантови правила се прилагат и тук и всъщност също могат да се видят. Изследователите вибрираха малките барабанни мембрани с помощта на микровълнови фотони и ги поддържаха в синхронизирано състояние по отношение на тяхната позиция и скорости.

За да се предотврати външна намеса, често срещан проблем с квантовите състояния, барабаните бяха охладени, заплетени и измерени на отделни етапи, докато бяха в криогенно охладена камера. След това състоянията на барабаните се кодират в отразено микровълново поле, което работи по начин, подобен на радар.

Предишни проучваниясъщо са докладвали за макроскопично квантово заплитане, но новото изследване отива по-далеч: Всички необходими измервания са записани, а не изведени, и заплитането е генерирано по детерминистичен, неслучаен начин.

В свързани, но отделни серии от експерименти , изследователи, които също работят с макроскопични барабани (или осцилатори) в състояние на квантово заплитане, показаха как е възможно да се измери позицията и импулса на двете барабанни глави едновременно.

„В нашата работа главите на барабаните проявяват колективно квантово движение“, казва физикът Laure Mercier de Lepinay , от университета Аалто във Финландия. „Барабаните вибрират в противоположна фаза един на друг, така че когато единият от тях е в крайна позиция на цикъла на вибрация, другият е в противоположна позиция по същото време.“

„В тази ситуация квантовата несигурност на движението на барабаните се отменя, ако двата барабана се третират като едно квантово-механично образувание.“

Това, което прави тази водеща новина е, че се разпространява Принципът на неопределеността на Хайзенберг – идеята, че позицията и инерцията не могат да бъдат съвършено измерени едновременно. Принципът гласи, че записването на едно от измерванията ще повлияе на другото чрез процес, наречен квантово обратно действие .

Освен че подкрепя другото изследване при демонстриране на макроскопично квантово заплитане, тази конкретна част от изследването използва това заплитане, за да избегне квантовото обратно действие – по същество изследва границата между класическата физика (където се прилага принципът на несигурността) и квантовата физика (където сега не е така). не изглежда).

Едно от потенциалните бъдещи приложения на двата набора от открития е в квантовите мрежи – способността да се манипулират и заплитат обекти в макроскопичен мащаб, така че да могат да захранват комуникационни мрежи от следващо поколение.

„Освен практическите приложения, тези експерименти разглеждат доколко експериментите в макроскопичната сфера могат да прокарат наблюдението на отчетливо квантови явления“, пишат физиците Хой-Кван Лау и Аашиш Клерк, които не са участвали в проучванията, в коментар на новото изследване .

И двете първи и на второ проучването е публикувано в Наука .

За Нас

Публикуването На Независими, Доказани Факти От Доклади За Здравето, Пространството, Природата, Технологиите И Околната Среда.