Эксперимент по исследованию запутанности. Фото с сайта nasa.gov.

Физики "запутали" два атома на расстоянии метра друг от друга

Квантовые системы могут находиться в нескольких состояниях одновременно (на этом основана способность квантовых битов, или кубитов, в отличие от обычных битов информации, принимать два значения одновременно), это явление называется суперпозицией состояний.

Запутанностью называется явление, при котором состояние двух (или более) квантовых систем должно описываться во взаимосвязи друг с другом, даже если сами системы разнесены в пространстве. Соответственно, физические свойства каждой из систем связаны с физическими свойствами другой, при том что они могут находиться не рядом и ничем не соединяться. Если две запутанные системы находится в суперпозиции состояний, то, измерив состояние одной, можно узнать состояние другой.

Мичиганские исследователи использовали лазерный луч для того, чтобы возбудить два иона, находящися на расстоянии метра друг от друга. Сразу после возбуждения ионы возвращались в одно из двух возможных энергетических состояний. При этом они испускали по фотону, причем по частоте фотона можно определить, в каком состоянии находится ион.

При помощи специальной оптики оба фотона улавливались и направлялись в лучерасщепитель, где они (в некоторых случаях) интерферировали. Фиксируя свойства фотонов на выходе из расщепителя, наблюдатели узнавали, в каких состояних находятся ионы, но не знали, какой в каком. Таким образом, ионы оказывались "запутаны".

Наблюдения, проводимые собственно над ионами, подтвердили запутанность и корреляцию физических свойств. Ученым впервые удалось запутать два столь удаленных объекта. Исследователи надеются, что в будущем запутанность можно будет сохранять даже на расстоянии километров и использовать в квантовых информационных сетях.

Пока что открытие не имеет практических приложений. Из-за несовершенства аппарата вероятность запутывания равняется примерно одной миллиардной, поэтому, хотя эксперимент повторяется миллионы раз в секунду, успешным он оказывается лишь раз в несколько минут.

Ссылки по теме
- Single-atom entanglement goes further – PhysicsWorld, 06.09.07
- Entanglement of single-atom quantum bits at a distance – Nature, 06.09.07
- Физики научились уменьшать квантовую неопределенность постепенно - Lenta.ru, 23.08.2007
- Сделан шаг к созданию квантового компьютера - Lenta.ru, 26.07.2007

Сайты по теме
- University of Michigan