Физики сыграли с фотонами в конструктор

Ученые использовали квантовую сцепленность, чтобы сложить вместе частицы света.

Дети любят сооружать дома из кубиков или деталей конструкторов, но не каждому ученому под силу проделать то же самое, если вместо кубиков будут использоваться элементарные частицы.

Задача только усложнится, если эти частицы — фотоны, которые существуют только тогда, когда движутся на невероятной скорости и исчезают, как только касаются чего-либо .

Исследователи из университета Калгари, управляя квантовой сцепленностью света, смогли поместить один фотон на другой, тем самым создав двухэтажное квантовое сооружение.

Результаты данного исследования появятся на сайте Nature Photonics в текущем месяце.

«Эту способность управлять комплексными квантовыми объектами считают чашей Грааля квантовой науки», сказал Эндрю МакРэй. «Такие открытия приближают нас к началу новой эры квантовых информационных технологий».

Такая технология, как ожидается, обеспечит нас качественно новыми способностями. Сюда относят инструментарий для измерения экстраординарной чувствительности, значительно более быстрые компьютеры, безопасные системы связи и более совершенный контроль над химическими реакциями.

«Свет — это традиционно интересный квантовый объект», сказал профессор Александр Львовский, «и в первую очередь потому, что он является превосходным источником коммуникации. Независимо от того, из чего будут изготовлены будущие квантовые компьютеры, друг с другом обмениваться информацией они будут, используя фотоны».

В ходе исследования ученые использовали зеркала и линзы, чтобы направить синий лазерный луч в специализированный кристалл. Этот кристалл поглощает синие фотоны с высокой энергией и преобразует их в красные фотоны с более низкой энергией, которые появляются на двух направлениях или каналах. Измеряя один из каналов с использованием сверхчувствительных датчиков одного фотона, физики подготовили необходимое квантовое состояние на другом канале.

Такая операция возможна потому, что фотоны в двух каналах сцеплены: измерение, произведенное в одном канале, приводит к немедленному изменению в другом, вне зависимости от того, на каком расстоянии друг от друга находятся частицы. Альберт Эйнштейн охарактеризовал эту квантовую особенность «призрачным действием на расстоянии».

«Квантовый свет похож на океан», заявил Львовский, «и он также полон тайн и сокровищ. Наша задача — завоевать его. До сих пор физики могли управлять лишь крошечным островком в этом океане. Наше открытие должно существенно увеличить этот островок в размерах».

Фото http://www.flickr.com/groups/35468155413@N01/pool/

16.02.2010