Ученые смогли намеренно воспроизвести эйнштейновское «жуткое действие на расстоянии» — Naked Science
9 минут
Редакция
3

Ученые смогли намеренно воспроизвести эйнштейновское «жуткое действие на расстоянии»

Исследователи разработали новый метод, позволяющий генерировать квантовую запутанность — необъяснимую связь двух квантовых частиц.

quantum-entanglement-featured1
©Wikipedia

Недавно мы писали о том, как квантовая запутанность может означать, что будущее способно влиять на прошлое. Теперь же группа нидерландских ученых смогла намеренно создать ее. О том, что это значит для науки и мира в целом, — читайте далее.

 

Создание квантовых запутанностей

 

Физики из QuTech в Делфтском технологическом университете в Нидерландах смогли успешно воспроизвести квантовые запутанности быстрее, чем те успели пропасть. Новый метод позволяет создавать их крайне удачно: самый лучший результат составил 40 квантовых запутанностей на расстоянии более двух метров в течение одной секунды.

 

В докладе, опубликованном в журнале Nature, команда под руководством научного директора QuTech Рональда Хансона описывает, как их новое достижение потенциально в будущем может широко применяться, в том числе в сфере интернета, который невозможно взломать, так как он будет защищен квантовым шифром.

 

Что такое квантовая запутанность

 

Квантовая запутанность — одна из самых необъяснимых и сложных вещей, известных физике. Альберт Эйнштейн назвал это явление «жутким действием на расстоянии», но современная квантовая физика сумела доказать, что оно реально.

 

Сравнение экспериментальной модели и данных / Ronald Hanson/Nature

 

Запутанность возникает, когда весьма маленькие частицы становятся настолько связанными друг с другом, что любое воздействие на одну из них влияет на другую, даже если они разделены огромными значениями пространства-времени. Когда исследователи измеряют состояние одной частицы, они могут определить состояние ее партнера, а не изучать его отдельно.

 

Но что же делает квантовую механику настолько ошеломляющей, что даже Эйнштейн не мог ее принять? Дело в том, что квантовые частицы всегда находятся в состоянии неопределенности — вплоть до того, как их измерят.

 

Следуя этому понятию, любая такая частица может вращаться по часовой стрелке или против нее одновременно, подобно печально известному коту Шредингера, пока ее не измерят и она «не решит», в какую сторону вращаться. В квантовой запутанности, когда одна частица «решает» вращаться по часовой стрелке, нам становится известно, что другая частица вращается против нее.

 

Состояние запутанности

 

Исследователи XXI века смогли не только доказать, что Эйнштейн был неправ, но и совершили серьезный прорыв в странной науке квантовой запутанности. Один из них — достижение делфтских ученых. В 2015 году Хансон и его команда продемонстрировали реальность «жуткого действия», создав квантовую запутанность между двумя фотонами на расстоянии 1,3 километра.

 

Вот как работает этот метод. Исследователи использовали алмазные кристаллы с электроном в состоянии неопределенности, то есть электроны были направлены как вверх, так и вниз. Затем они навели на электроны лазерный луч, из-за чего те испустили фотон — частицу света, — который вошел в состояние запутанности с электроном. Когда ученые совместили все фотоны, оба электрона стали запутанными друг с другом. Фотоны собрались вместе в одну волну, что в итоге привело к квантовой запутанности.  

 

Стабилизация оптической фазы / Ronald Hanson/Nature

 

К сожалению, из-за внешнего шума запутанность быстро деградировала — буквально за долю секунды. Продолжая работу над этим методом, команде Хансона удалось разработать более стабильный способ, позволивший им намеренно генерировать запутанности.

 

Намеренная квантовая запутанность

 

Исследователи использовали сборочный конвейер, оснащенный умными системами сдержек и противовесов, позволивших им убедиться в том, что все готово к эксперименту. По словам соавтора исследования Питера Хамфриса, в результате у них получилась система в тысячи раз быстрее прежнего метода.

 

«Подобно современному интернету, где люди постоянно хотят быть онлайн, система должна производить запутанность по каждому требованию», — говорит Хансон.

 

На этом сборочном конвейере они провели тысячу попыток запутывания, прежде чем им удалось добиться успеха. Далее ученые защитили состояние запутанности от деградации при помощи микроволновых импульсов до момента выброса, происходившего каждую десятую долю секунды.

 

При использовании этого метода команда смогла сгенерировать 39 квантовых запутанностей, при этом распад случался только пять раз в секунду. Ученые уверены, что совмещение этого результата с одним из прошлых экспериментов, в котором они сумели защитить состояние запутанности, пока генерировали новую сцепленность, позволит построить квантовую компьютерную сеть более чем с двумя подсоединениями.

 

«В 2020-м мы хотим соединить четыре города в Нидерландах путем квантовой запутанности, — говорит Хансон. — Это будет самый первый квантовый интернет в мире».

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 21:19
5 минут
Мария Кривоченко

Попав в пасть лягушки, жуки обычно погибают. Хотя земноводные не могут перемолоть их зубами, как это делают млекопитающие, желудочный сок разъедает большинство насекомых. Однако водолюбы смогли выжить и выбраться наружу через кишечник без повреждений.

Вчера, 18:50
5 минут
Мария Кривоченко

Группа археологов обнаружила шкатулку с артефактами на дне озера Титикака. В ней оказались фигурки из раковины моллюска и золота, которые инки считали очень ценными. Ученые полагают, что находка — часть жертвоприношения богам воды или плодородия.

Вчера, 11:44
6 минут
Денис Гордеев

Соседняя планета, скорее всего, была покрыта толстым слоем льда, что в корне противоречит принятым ныне концепциям.

Позавчера, 09:31
5 минут
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

2 августа
2 минуты
Илья Ведмеденко

Сегодня, в 20:00 (мск), должен состояться 150-метровый «прыжок» демонстратора технологий космического корабля Starship. Трансляцию вы сможете посмотреть на нашем сайте.

2 августа
34 минуты
Александр Березин

На планете разворачивается новая лунная гонка. Российская космическая отрасль пытается обозначить участие в ней, патентуя многопусковой полет к спутнику Земли. Очевидно, что это лишь суррогат сверхтяжелых ракет, которых мы пока не строим. США, напротив, активно разрабатывают сразу два сверхтяжа – но и там не все гладко. Их лунная программа может испытать сильнейший удар в ближайший год. Скептики считают, что усилия всех участников гонки бесполезны. Мол, пилотируемые полеты к другим небесным телам не нужны, ибо дороги. Автоматы смогут все сделать намного дешевле. На деле лунная программа, как мы покажем ниже, не дороже полетов к МКС. Да и автоматы не дадут нам ничего подобного результатам пилотируемой лунной экспедиции. Попробуем разобраться почему.

6 июля
5 минут
Мария Азарова

Ученые, работающие с крупнейшим в мире радиотелескопом, сообщили об обнаружении эмиссии нейтрального водорода, исходящей от объектов за пределами нашей Галактики.

22 июля
66 минут
Александр Березин

С 2064 года численность людей начнет сокращаться — и этот процесс может быть необратим. Один из авторов соответствующей научной работы прямо указывает: если ничего не изменится, через несколько веков человечество вымрет. Однако есть вещи и похуже вымирания. Куда вероятнее иной сценарий: мир будет заселен теми, кто сможет размножаться в новых культурных условиях. К сожалению, значительная часть современных европейцев, американцев и, возможно, других народов будут вытеснены с первых страниц истории. Вдобавок те, кто победят в этой непростой борьбе, нам, сегодняшнему населению Земли, могут сильно не понравиться. Попробуем разобраться почему.

10 июля
7 минут
Мария Кривоченко

Биологи выяснили, какое воздействие оказывают радиоволны на эмбрионы рыб. Оказалось, они существенно не влияют на уровень смертности, морфологию и реакцию на свет, но немного подавляют сенсомоторные функции. Как это скажется на взрослых особях, еще предстоит выяснить.

[miniorange_social_login]

Комментарии

3 Комментария

ulogin_facebook_1378940302163839
25.06.2018
-
0
+
Два уровня для одной частицы? Интересно! Но вернее для одного явления, которое проявляется то в виде волны, то в виде корпускулы...Стоп! А разве в макро мире не наблюдается подобный дуализЬм? Ну вот летит самолёт - корпускула в микромире, а от него распространяется звук - волна в микромире!А в итоге: для глухого самолёт - частица, а для слепого - звук! Не кажется ли вам, господа, что мы в это истории как те два инвалида? А что до запутанности, то...честно говоря, я так и не могу понять, в чём она проявляется (словами народа, а не вчёностей!) и в чём её причина?
ulogin_vkontakte_444442
22.06.2018
-
0
+
Илья Аксенов, чет вообще не понял вашего комментария. О каких непонятках речь? Будто рандомно тезисы накиданы.
Илья
21.06.2018
-
0
+
Непонятки с квантовой запутанностью сразу прекратятся, как только эти ребята введут в обиход такое понятие, как уровни мироздания, где в корпускулярно-волновом дуализме волна - это высший уровень, а корпускула низший уровень материи. Реально частица одна, а не две, как думают все, просто на одном уровне - это волна, размазанная по Вселенной, на другом уровне - это частица. Наше наблюдение опускает её на уровень ниже. Сторонний наблюдатель будет видеть энергетический туман или шаровую молнию. Кстати это очень хорошо иллюстрирует столетний опыт Юнга с двумя щелями.
Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: