Физики упростили квантовую запутанность
Исследователи описали новую стратегию создания запутанности на основе эффекта спинового сжатия. Возможность генерировать квантовую запутанность в плоских магнитах сделает квантовые сенсоры меньше и проще.
Благодаря квантовым сенсорам ученые могут измерять то, что раньше казалось невозможным: колебания атомов, свойства отдельных фотонов, флуктуации, связанные с гравитационными волнами. Квантовая механика позволяет создать в материале «спиновое сжатие». Это перспективный метод, способный значительно повысить точность самых чувствительных квантовых сенсоров в мире, но его реализация невероятно сложна. В новом исследовании физики описали, как они смогли сделать спиновое сжатие доступнее.
Спиновое сжатие — форма квантовой запутанности, которая ограничивает колебания ансамбля частиц. Это позволяет проводить более точные измерения некоторых наблюдаемых сигналов, но при этом падает точность измерений дополнительных сигналов.
Взаимосвязанная система похожа на не полностью надутый шар. Шар символизирует неопределенность, присущую любому квантовому измерению. Ученые «сжимают» эту неопределенность, высота увеличивается, но ширина уменьшается. Шар меняет форму на эллипс, и чувствительность измерений одного из типов сигналов растет.
Исследователи квантовой запутанности предполагали, что спиновое сжатие возможно только в системах с «взаимодействием всех со всеми». Однако недавно международная группа ученых показала, что он может возникать и в локально взаимодействующих системах плоских магнитов. Их исследование опубликовано в журнале Nature Physics.
Работа команды из Гарварда основана на знаковой статье 1993 года, в которой впервые описывали возможность создания спин-сжатого запутанного состояния за счет взаимодействия «всех со всеми» между атомами. Этот тип связности легко позволяет накапливать квантовомеханические корреляции, необходимые для создания спин-сжатого состояния. Однако в природе атомы обычно взаимодействуют так, что взаимодействуют только с нескольких соседних атомов одновременно.
Исследователи описали новую стратегию создания запутанности спинового сжатия. Они предположили и быстро подтвердили с помощью экспериментов, что все необходимые элементы и условия для спинового сжатия присутствуют в распространенном типе магнетизма — ферромагнетизме. Он не требует экстремальных условий, встречается в природе и ответственен за притяжение магнитов к стали.
Данные подтверждают, что взаимодействие «всех со всеми» не обязательно для достижения спинового сжатия. Помимо этого, если спины связаны достаточно хорошо, чтобы синхронизироваться в магнитное состояние, можно динамически генерировать спиновое сжатие.
Исследователи настроены оптимистично. Благодаря спиновому сжатию становится возможным создание более портативных сенсоров для биомедицинской визуализации и атомных часов.
Следующим шагом будут эксперименты по созданию спинового сжатия в квантовых сенсорах на основе дефекта в кристаллической структуре алмаза. Аналог спинового сжатия использовали для увеличения чувствительности детекторов гравитационных волн в эксперименте LIGO, за создание которого в 2017 году присуждена Нобелевская премия.
Telegram 
Дзен 
VK Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии