© Фото : RQCФизики из РКЦ за процессом откармливания кошки Шредингера
Физики из Российского квантового центра и университета Калгари разработали методику «соединения» нескольких котов Шредингера в единое и более крупное целое, что позволит создать новые методики квантовой шифрации данных и квантовых вычислений, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Photonics.
«Одним из фундаментальных вопросов физики является граница между квантовым и классическими мирами. Могут ли квантовые свойства, если обеспечить идеальные условия, наблюдаться у макроскопических предметов? Теория не дает ответа на этот вопрос – может быть, такой границы и нет. Нужен инструмент, который позволит ее нащупать», – рассказывает профессор Александр Львовский, глава лаборатории квантовой оптики в РКЦ.
Кот Шредингера — «участник» мысленного эксперимента, который был предложен австрийским физиком Эрвином Шредингером в 1935 году. Во время него в закрытый ящик помещаются кот и механизм, открывающий емкость с ядом в случае распада радиоактивного атома (что может случиться или не случиться). Ученые смогли «разрезать» кота Шредингера на две половины
В соответствии с принципами квантовой физики кот является одновременно и живым, и мертвым. Отсюда берет свое начало термин «квантовая суперпозиция» – совокупность всех состояний, в которых может одновременно находиться кот. Сегодня физики активно пытаются создать такого кота Шредингера, которого можно было бы увидеть невооруженным глазом.
Львовский и его коллеги по РКЦ и университету Калгари приступили к решению этой задачи самым очевидным способом – они решили «откормить» кота Шредингера и сделать его более заметным для невооруженного глаза.
Роль кота Шредингера в экспериментах команды Львовского играют пары «запутанных» частиц света с противоположной фазой. Электромагнитные поля таких частиц одновременно «повернуты» в противоположные стороны, благодаря чему они являются аналогом животного из эксперимента Шредингера – образно говоря, фотоны одновременно «живы» и «мертвы». Физик: телепортация не остановит гонку между хакерами и шифровальщиками
Как откормить такого «кота» и сделать более заметным? В переводе на язык физики это означает, что амплитуды колебаний электромагнитного поля у фотонов кота Шредингера должны быть достаточно большими, чтобы их можно было отличить от проявлений квантовой неопределенности. Львовский и его коллеги решили эту задачу, научившись «склеивать» двух световых котов Шредингера в единое целое.
«Идея эксперимента была предложена в 2003 году группой профессора Тимоти Ральфа из австралийского университета Квинсленда. Суть его состоит в том, чтобы вызвать интерференцию двух «кошек» на светоделительной пластинке. Это приводит к возникновению запутанного состояния в двух выходных каналах светоделителя. В одном из этих каналов ставят специальный детектор. В случае, если этот детектор показывает определенный результат, во втором выходе рождается «кошка» с более чем удвоенной средней энергией частиц», — рассказывает Анастасия Пушкина, сотрудник РКЦ и университета Калгари (Канада).
Руководствуясь этой идеей, Пушкина, Львовский и их коллеги «откормили» несколько тысяч кошек Шредингера, удвоив энергию их электромагнитных полей и достигнув рекордных показателей при помощи относительно простых источников света, которые раньше удавалось получать только на самом мощном и дорогом оборудовании. Подобную процедуру, как отмечают ученые, можно повторять бесконечное число раз при наличии достаточного числа уже «откормленных» котов для их соединения. В конечном итоге, как мечтают ученые, им удастся достигнуть границы между квантовым и обычным миром или доказать, что ее не существует. Квантовые покемоны: физик Александр Загоскин о квантовых компьютерах
Подобные коты, по словам Львовского и его коллег, можно использовать в качестве усилителей квантовых сигналов, в качестве одного из компонентов квантовой памяти и для многих других практических целей.
Источник:
