Ученые смогли намеренно воспроизвести эйнштейновское «жуткое действие на расстоянии» — Naked Science
19.06.2018
9 минут
Редакция
3
425

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

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».

Позавчера, 12:17
23 минуты
Редакция

Возраст планеты, на которой мы живем, – примерно 4,54 миллиарда лет. И большую часть этого времени она была совершенно не похожа на ту Землю, которую мы знаем. Даже самые экзотические планеты за пределами Солнечной системы, возможно, не столь интересны, как наша родная в некоторые моменты ее истории. Наденем скафандр, сядем в машину времени – и представим себя инопланетными путешественниками, посетившими нашу систему в ее ранние времена.

Вчера, 15:12
1 минута
Илья Ведмеденко

В Соединенных Штатах провели церемонию спуска на воду USS Cooperstown (LCS 23) — корабля прибрежной зоны Littoral Combat Ship типа Freedom. В скором времени он пополнит состав ВМС США.

Вчера, 09:37
7 минут
Сергей Васильев

Магнитосфера Земли была достаточно сильной еще до того, как у планеты появилось внутреннее ядро и заработал механизм «геомагнитного динамо»: похоже, на первых этапах ее подпитывал совершенно другой механизм.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

17 января
7 минут
ТГУ

Старший научный сотрудник лаборатории «Гербарий» БИ ТГУ Вера Костикова совместно с новосибирскими коллегами выявила ценные лекарственные свойства у спиреи – кустарника, используемого в озеленении городов и дачных участков. Фитохимическое исследование показало, что растение обладает противовирусной и антиоксидантной активностью, что делает его перспективным для использования в медицине.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

7 января
44 минуты
Александр Березин

Вашингтон и Тегеран близки к войне как никогда за последние годы. Но, скорее всего, США не пойдут дальше ограниченных ударов. Слишком уж неприятные последствия имели предшествующие силовые операции Штатов в Иране. Попробуем разобраться, что именно их остановит на этот раз.

[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: