Недавно исследователи во главе с профессором Морганом Митчеллом впервые обнаружили сцепленность отдельных фотонных пар в луче сжатого света. Результаты опубликованы в издании Physical Review Letters. Квантовая сцепленность связана с микроскопическим миром, но имеет также удивительные макроскопические эффекты, например, сжатие света или сверхпроводимость, физическое явление, которое позволяет высокоскоростным поездам левитировать. Сжатый свет физически не сжимается, но управляется так, что одно из его свойств очень хорошо определено, например, его поляризация. По сравнению с обычным светом лазерный свет, состоящий из отдельных фотонов, обладает чрезвычайно малой, но не равной нулю неопределенностью поляризации. Эта неопределенность или квантовый шум прямо связана с существованием фотонов, наименьших энергетических квант света. Сегодня сжатый свет имеет неопределенность, которая значительно ниже этого уровня. Поэтому в оптических коммуникациях сжатый свет способен помочь в передаче значительно более слабых сигналов с одинаковым отношением сигнала к шуму и одинаковой мощностью света. Также он может использоваться для распределения секретных ключей к двум удаленным сторонам посредством квантовой криптографии. Хотя долгое время считалось, что множество макроскопических явлений вызвано квантовой сцепленностью, до сих пор эта связь предлагалась лишь теоретически. С другой стороны, современные компьютерные симуляции сцепленных частиц не могли помочь различить любые новые свойства этой связи, поскольку требуемые память и процессорное время растут по экспоненте с количеством сцепленных частиц, ограничивая исследования несколькими частицами. Несмотря на эти проблемы, эксперименты спинового сжатия позволяют наблюдать множество сцепленных атомов, однако эти потребности являются косвенными, поскольку измеряют макроскопические свойства и используют теорию для выведения сцепленности. «Меня все время поражает квантовая механика», заявил профессор Митчелл. „Когда появились теоретические предсказания, согласно которым должно существовать море сцепленных частиц в сжатом состоянии, я был поражен. Я знал, что для того, чтобы убедиться в этом, нам следует провести эксперимент“. И вот теперь впервые исследователи сумели напрямую и экспериментально подтвердить эту связь. Для этого они изготовили луч сжатого света, который, как было предсказано, состоит полностью из сцепленных фотонов. Затем ученые выделили небольшое произвольное количество фотонов и измерили их квантовое состояние, в частности совместная поляризация состояний фотонных пар. После преодоления множества экспериментальных преград ученые установили, что сцепленными бывают два фотона, расположенные рядом. Изменив плотность луча, исследователи также наблюдали эффекты моногамной сцепленности, при которой частицы могут быть прочно сцеплены только в том случае, если у них есть немного сцепленных партнеров. «Эксперимент был очень сложным; нам пришлось совместить сжатие с определением сцепленных фотонов. Было много нерешенных проблем. Мы столкнулись со многими вещами, такими как суперузкие оптические волокна, чтобы эксперимент удался», заявила исследователь Федерика Бедуини. Результаты исследования демонстрируют многообещающие прорывы для других макроскопических многоэлементных систем и квантовых газов, таких как конденсаты Бозе-Эйнштейна, в будущих исследованиях сверхпроводимости и сверхтекучести, оптических коммуникаций, или в научных исследованиях кубитов для квантовых компьютеров. 27.03.2015 |
Хайтек
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом | |
С помощью большой языковой модели инженеры Мас... |
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка | |
Слабые флуктуации в сверхпроводимости, яв... |
Роняйте на здоровье. Разработан материал для электроники с адаптивной прочностью | |
Неприятности случаются каждый день, и есл... |
2-фотонная фотоэмиссионная спектроскопия помогла понять поведение электронов | |
Органическая электроника — область,... |
Печатный полимер позволяет изучить хиральность и спины при комнатной температуре | |
Печатаемый органический полимер, который при&n... |
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах | |
Исследовательская группа, работающая в UN... |
PRL: Ученые продвинулись в управляемом ускорении электронов в микромасштабе | |
Исследователи из Стэнфорда приблизились к... |
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий | |
Когда речь заходит о сверхпроводящих куби... |
Optica Quantum: Ученые разработали новый метод определения квантовых состояний | |
Ученые из Университета Падерборна примени... |
Физики впервые услышали звуки "схлопывания" тепла в сверхтекучей жидкости | |
В большинстве материалов тепло предпочитает ра... |
Nature Communications: Ученые придумали, как защитить золотые катализаторы | |
Впервые исследователи, в том числе и... |
Nature Photonics: Поставлен рекорд эффективности первоскитовых светодиодов | |
Используя простой метод solvent sieve, исследо... |
Создан новый сверхпроводник из иридия, циркония и платины с хиральной структурой | |
Исследователи из Токийского университета ... |
Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов | |
Исследователи из Калифорнийского универси... |
В Японии робота с живыми мышцами научили ходить под водой — на суше он высохнет | |
Исследователи из Токийского университета ... |
PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути | |
Исследователи из Принстона применили спле... |
Создано доступное и экологичное решение для плоских дисплеев и носимой техники | |
Исследовательская группа под руководством... |
Разработан экологичный способ производства проводящих чернил для электроники | |
Исследователи из Университета Линчепинга,... |
AFM: Ученые разрабатывают технологию интеграции искусственных нейронных сетей | |
С появлением таких новых отраслей, как ис... |
Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ | |
Ученые из Томского политехнического униве... |
Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света | |
В основе глобальной интернет-связи лежит оптич... |
Создан новый держатель образцов для измерения температур в сверхмалом диапазоне | |
Группа специалистов из Helmholtz-Zentrum ... |
Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения | |
Мемристорные устройства представляют собой кат... |
Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников | |
Замещающее легирование чужеродными элементами ... |
eLight: Разработан подход для создания сверхчувствительных сенсоров | |
Датчики — важнейшие инструменты для... |
Монополи фазы Берри применили для создания высокотемпературных спинтроников | |
Спинтроники — это электронные ... |
Создан новый подход для разработки новых оптических устройств для биомедицины | |
Интегрированные сети распределения, обработки ... |
LAM: Создано устройство, способное произвести революцию в использовании света | |
Жидкокристаллические, или ЖК, фазовые мод... |
Physical Review C: Ученые заложили базу для изучения неуловимых тетранейтронов | |
Тетранейтрон — неуловимое атомное я... |
Квантовые точки помогут создать уникальные CMOS-датчики для бытовой электроники | |
Невидимый для наших глаз, коротковолновый... |