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 Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Мы много знаем о том, как цивилизации до нас строили дома и дороги, но с объектами материальной культуры дела обстоят сложнее. Ремесленные техники часто хранились в строгом секрете и могли быть случайно утрачены при неудачном стечении обстоятельств. Так случилось с ювелирной техникой цзинь чжэ сы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Ученые Южного федерального университета исследовали новую светочувствительную молекулу и обнаружили, что она ведет себя совсем не так, как ожидалось. Благодаря необычным свойствам она может стать основой для создания умных материалов, сенсоров и лекарств, которые будут активироваться светом именно там, где нужно, например, для борьбы с опасными бактериями.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
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.
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