19.06.2018
Редакция Naked Science
3
1 976

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.
Позавчера, 13:04
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

Вчера, 16:05
Александр Березин

Океаны на нашей планете не могли возникнуть сразу после ее появления: здесь было слишком жарко. Однако попытки объяснить их «кометным завозом» не удались, изотопный состав нашей воды не такой, как в кометах. До самых недавних пор оставалось неясным, откуда же тогда она появилась, сделав возможной земную жизнь?

Вчера, 11:30
Алиса Гаджиева

Новое исследование не только определило годы жизни неолитической представительницы нашего вида, но и показало, как она выглядела.

Позавчера, 13:04
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

23 января
Илья Ведмеденко

(16) Психея – одно из самых необычных небесных тел в Поясе астероидов. Она может дать людям не только понимание о происхождении планет, но и невероятные по своим объемам ресурсы. Правда, придется подождать: миссия по исследованию астероида находится лишь в самом начале долгого и сложного пути.

21 января
Илья Ведмеденко

Заслуженные штурмовики A-10 и Су-25, которым дали прозвища «Бородавочник » и «Грач» соответственно, много десятилетий стоят на службе в Соединенных Штатах и России. Страны избрали разные подходы к модернизации этих самолетов, и сегодня Naked Science постарается понять, какой из них больше соответствует требованиям XXI века.

26.12.2021
Александр Березин

Российская тяжелая ракета имеет все шансы взлететь после Starship, хотя ее начали создавать на 20 лет раньше, да и по параметрам она радикально уступает детищу Илона Маска. Попробуем разобраться, почему любая попытка создать классическую ракету в наши дни — пустая трата времени и средств. А заодно дать ответ на вопрос, какую космическую ракету на самом деле стоит создавать России.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

20 января
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

[miniorange_social_login]

Комментарии

3 Комментария

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?
-
0
+
Илья Аксенов, чет вообще не понял вашего комментария. О каких непонятках речь? Будто рандомно тезисы накиданы.
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?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: