За пръв път физици успяха да разработят техника за директно измерване на сложни W състояния на квантово заплитане, преодолявайки бариера, съществувала повече от четвърт век.
Измерване на квантовото заплитане
Квантовото заплитане остава едно от най-завладяващите и противоречиви явления в съвременната физика. Когато фундаменталните елементарни частици образуват заплетена система, те губят индивидуалните си идентичности и остават в суперпозиция, докато не бъдат директно измерени. Това забележително явление е независимо от пространственото разстояние, но също така предотвратява предаването на класическа информация по-бързо от скоростта на светлината. Многочастичното заплитане обаче е основата за развитието на бъдещи квантови изчисления и сигурни комуникационни системи.
Екип от физици от университетите в Киото и Хирошима е направил важна стъпка в тази посока. В своята работа, публикувана в списанието Science Advances, изследователите представят първата експериментална демонстрация на измерване на така наречените W-състояния за три фотона. Преди това учените са могли да работят само с по-прости състояния на Грийнбергер-Хорн-Цайлингер (GHZ). За разлика от тях, W-състоянията притежават уникална стабилност: ако една от заплетените частици се загуби, останалите обекти запазват ценната си връзка.
За да проведат сложния експеримент, учените трябваше да преодолеят класическите препятствия на квантовата томография, която изисква огромен брой идентични системи и безброй стъпки поради разрушаването на квантовото състояние по време на наблюдение. Физиците използваха иновативно оптично устройство, базирано на дискретното преобразуване на Фурие, което служи като високопрецизен интерферометър.
Фотоните, изпратени през него, взаимодействаха чрез вълнова интерференция, позволявайки цикличната симетрия на изместването на системата да бъде уловена без постепенно разрушаване.
Получените резултати демонстрират средна точност на разпознаване от приблизително 87 процента, уверено надвишавайки теоретичния праг и потвърждавайки жизнеспособността на избрания метод. Въпреки малките грешки, причинени от несъвършенства в производството на фотони, технологията предлага огромен потенциал. Екипът планира да интегрира фотонни квантови схеми директно върху микрочипове, което ще ускори разработването на авангардни криптографски инструменти и ще ускори разработването на жизненоважни медицински лечения.
Прочетете също: Учени откриха „отрицателно време“ в странен квантов експеримент, при който фотоните излизат от атомите, преди да влязат
Наскоро международен екип от физици, ръководен от Франческо Марин от Университета във Флоренция, проведе революционен експеримент, демонстрирайки за първи път стабилно квантово заплитане между движението на левитиращ обект и светлината при стайна температура.
Изследването открива нови възможности за квантова комуникация и тестване на фундаментални теории на квантовата механика без използването на сложно криогенно охлаждащо оборудване. Резултатите от тази работа са публикувани в научното списание Science.
Учените са се фокусирали върху малка стъклена наносфера с размери само 100 нанометра и съдържаща десетки милиони атоми. Въпреки относително големия си макроскопичен мащаб, частицата е напълно изолирана от външни влияния.
