Беглый взгляд на макроскопическое квантовое состояние

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




Высокие технологии



Эксперимент NOvA представил убедительные доказательства осцилляций антинейтриноЭксперимент NOvA представил убедительные доказате...

Уже более трех лет в эксперименте NO...

Китай снова всех удивил, подарив миру особую электроникуКитай снова всех удивил, подарив миру особую элек...

Китайские учёные разработали умное покрытие, к...

6 преимуществ интеллектуального освещения6 преимуществ интеллектуального освещения

Умное освещение продолжает завоёвывать популяр...

Компания Sony возрождает собаку-роботаКомпания Sony возрождает собаку-робота

Японский гигант электроники Sony встречает нов...

Ученые создали гибрид робота и стрекозыУченые создали гибрид робота и стрекозы

Ученые уже давно пытаются создать гибрид

Открыта возможность программировать спины дырОткрыта возможность программировать спины дыр

Наномасштабные магнитные перфорированные решет...

Вы слыхали, как звучит квантовая музыка?Вы слыхали, как звучит квантовая музыка?

Квантовая механика устанавливает пределы чувст...

Разработан новый метод для анализа структуры фотонного кристаллаРазработан новый метод для анализа структуры фото...

Новая технология, разработанная учеными из&nbs...

Созданы роботы, способные двигаться на светуСозданы роботы, способные двигаться на свету

Если бы не отсутствие нужных источни...

Исследователи усовершенствовали распознавание газовИсследователи усовершенствовали распознавание газ...

Люди распознают различные запахи благодаря хим...

Ученые получили картины, написанные звукомУченые получили картины, написанные звуком

Инженеры разработали простой энергоэффективный...

Новый алгоритм повышает безопасность дроновНовый алгоритм повышает безопасность дронов

Квадрокоптеры обрели популярность среди любите

Открыта новая форма свеченияОткрыта новая форма свечения

Светящиеся в темноте наклейки, причудливы...

Shell отправит робота для работы на самых опасных месторождениях нефтиShell отправит робота для работы на самых опасных...

Как стало известно, компания Shell отправит пе...

Новое изобретение позволит чистить котельные без простоя оборудованияНовое изобретение позволит чистить котельные без ...

Трудоемкая и проблематичная очистка забит...

Кремниевые транзисторы сдают позицииКремниевые транзисторы сдают позиции

Десятилетиями исследователи пытались использов...

Высушили и обесценили: топливные элементы станут доступнееВысушили и обесценили: топливные элементы станут ...

Исследователи из университета штата Вашин...

Ученых поразили акустические свойства паутиныУченых поразили акустические свойства паутины

Новые открытия в сфере паучьего шелка мог...

Получена синтетическая кожа с памятью для роботов нового поколенияПолучена синтетическая кожа с памятью для роботов...

Роботизированные руки используются людьми уже&...

Открыт новый способ управлять электронными свойствами материалов с помощью кислородаОткрыт новый способ управлять электронными свойст...

У отельеров и материаловедов на само...

Осмий назвали потенциальным вместилищем фермионовОсмий назвали потенциальным вместилищем фермионов

В кристаллической структуре магнита вполне мож...

Открыто новое состояние молекулы водыОткрыто новое состояние молекулы воды

Нейтронное рассеяние и компьютерное модел...

Российские инновационные разработки в нефтегазовой отраслиРоссийские инновационные разработки в нефтегазово...

Несколько лет тому назад компания Уникаль...

Представлен новый метод описания искривленного светаПредставлен новый метод описания искривленного св...

Исследователи из университета Рочестера п...

Подогреет, обогреет и поддаст паркуПодогреет, обогреет и поддаст парку

Котельные установки представляют собой комплек...

Лабораторные исследования несовершенны без качественного оборудованияЛабораторные исследования несовершенны без качест...

Лаборатория как структурное подразделение...

В микроскоп ученые увидели, как маленькие подминают большихВ микроскоп ученые увидели, как маленькие подмина...

Новое исследование, опубликованное в изда...

В топологическом материале найдены кроличьи норыВ топологическом материале найдены кроличьи норы

Исследователи из Принстона наблюдали стра...

Повысилась эффективность тестов контроля качестваПовысилась эффективность тестов контроля качества

Совсем скоро производители смогут проводить мн...

Поиск на сайте

Магазин

  
Kingston SSDNow V300 60GB (SV300S37A/60G)3190.00 руб.

Знатоки клуба инноваций



ТОП - Новости мира, инновации

Спасти Тасманского ДьяволаСпасти Тасманского Дьявола
Наземные беспилотные роботы: будущее или настоящее?Наземные беспилотные роботы: будущее или настоящее?
Мастерские инноваций открылись в Казани на три дняМастерские инноваций открылись в Казани на три дня
Достаточно ли часа зарядки для нормального веса?Достаточно ли часа зарядки для нормального веса?
Незнание языков – не помеха для успехаНезнание языков – не помеха для успеха
Инвестиции в инновации: инертность преодоленаИнвестиции в инновации: инертность преодолена
Новости науки в массы следует нести в упрощенном форматеНовости науки в массы следует нести в упрощенном форма
В Татарстане на базе КФУ открылся инновационный центр Cisco. На очереди еще одинВ Татарстане на базе КФУ открылся инновационный центр
«Загадочный для многих медийщиков ресурс» снова в строю«Загадочный для многих медийщиков ресурс» снова в стро
Британский ученый выяснил, кому реже одобряют кредитБританский ученый выяснил, кому реже одобряют кредит
Исследована галактика с активным формирование звездИсследована галактика с активным формирование звезд
Классическая музыка полезна для новорожденныхКлассическая музыка полезна для новорожденных
Шизофреники непредсказуемы и способны на убийствоШизофреники непредсказуемы и способны на убийство
Щепотка калия позволит лучше сохранять водородЩепотка калия позволит лучше сохранять водород
Солнечная угроза наталкивает на мысли о переселении на МарсСолнечная угроза наталкивает на мысли о переселении на

Новости компаний, релизы

5 бюджетных способов создания габаритного и эффектного произведения искусства5 бюджетных способов создания габаритного и эффектного
Что представят на Неделе Российского ИнтернетаЧто представят на Неделе Российского Интернета
Россия вернула европейское лидерство по объему рынка азартных и компьютерных игрРоссия вернула европейское лидерство по объему рынка а
Что можно и нельзя носить во время беременностиЧто можно и нельзя носить во время беременности
Какие бывают зависимости и почему они появляются?Какие бывают зависимости и почему они появляются?