Физики запутали частицы из настоящего и прошлого

Физики запутали частицы из настоящего и прошлого

Физики из Еврейского университета в Иерусалиме получили квантово запутанную пару из двух фотонов. При этом одного из фотонов к моменту запутывания уже не существовало. Краткое описание опыта приводит Science Now, а статья ученых появилась в журнале Physical Review Letters. Препринт статьи доступен на сайте arXiv.org.

Запутанными частицами называют частицы, квантовые характеристики которых связаны друг с другом, то есть, они рассматриваются как единая квантовая система. Воздействие на такую систему - например, измерение какого-нибудь параметра одной из частиц - сказывается на состоянии всего объекта, то есть, в том числе, и на состояниях ее коллег.

Ученым известно множество способов запутать частицы. Простейшим примером возникновения пары запутанных фотонов является случай, когда они испущены одним источником в результате некоторого физического процесса. На эту роль подходит эффект появления двух квантов света при поглощении другого кванта особым кристаллом, известный как спонтанное параметрическое рассеяние.

В рамках работы израильские ученые оттолкнулись от результатов исследований, в которых два фотона запутали не напрямую, а косвенным путем. Помимо непосредственного воздействия на фотоны 1 и 2 можно сначала запутать между собой пару 1 и 3, а также пару 2 и 4 - после чего направить частицы 3 и 4 на детектор, определяющий их состояние. Такая операция давно известна, доказано то, что она приводит к запутыванию фотонов 1 и 2, но ученые внесли в нее радикальное изменение: в их статье описывается несколько иная схема опыта.

Исследователи сначала создали пару фотонов 1 и 2. Затем измерялась поляризация фотона 1, который при этом прекращал свое существование и только потом создавалась пара фотонов 3 и 4. Фотоны 2 и 3 (уцелевший представитель первой пары и один из представителей пары, созданной во вторую очередь) попадали в детектор и далее срабатывал тот же механизм, что в опыте с двумя целыми парами. Фотон 4 запутывался с фотоном 1, хотя того уже и не существовало.

Для определения того, что фотон 4 с чем-то запутан, ученые измеряли поляризацию обеих частиц (у первого фотона это происходило в момент его поглощения) и потому имели полную информацию об их состоянии. Как именно интерпретировать подобное запутывание с несуществующей частицей, вопрос уже более сложный и относится к фундаментальным проблемам квантовой механики - сами ученые ответа на него не дают.

Открытие нового эффекта, как поясняют его авторы, может представлять интерес не только для теоретиков, хотя опрошенный ScienceNow физик Антон Цейлингер из университета Вены уже и назвал ее «выводящей квантовую механику за пределы привычных представлений о времени и пространстве». В квантовых компьютерах и линиях связи запутанные фотоны приходится какое-то время сохранять для дальнейших манипуляций и это отдельная техническая проблема. Если будет найден способ избавиться от необходимости хранить частицы, которые в принципе нельзя остановить на месте, это может упростить конструирование устройств, использующих в своей работе принцип квантового запутывания.

Источник: lenta.ru

Похожие новости:
Физики запутали рекордное число фотонов
Китайские физики запутали рекордное число фотонов — 10 частиц. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, кратко о нем сообщает издание Physics.Для запутывания пары фотонов, идущих в одном и том же направлении с одной и той же поляризацией, ученые пропускали свет через пару ..
2016-11-18 3703 0 Научные открытия
0
Физики скрутили из конденсата Бозе-Эйнштейна монополь
Физики провели моделирование свойств гипотетической частицы - монополя Дирака - с использованием конденсата Бозе-Эйнштена. Статья ученых появилась в журнале Nature, а ее краткое изложение приводит Phys.org. Конденсат Бозе-Эйнштейна (КБЭ) представляет собой особое агрегатное состояние вещества, и состоит из бозонов, ..
2014-01-31 1609 0 Научные открытия
0
Впервые обнаружена частица с четырьмя кварками
Физики воссоздали частицу, которая могла существовать в первые моменты после Большого взрыва. Частица, которую назвали Zc(3900), является первой подтвержденной частицей состоящей из четырёх кварков, строительных блоков большей части материи Вселенной. До настоящего времени, ..
2013-06-21 1664 0 Научные открытия
0
Физики допустили открытие странглетов
Польские физики допустили открытие странглетов — гипотетических объектов, состоящих из адронов с содержанием странных кварков или не разделенного на отдельные частицы вещества из странных, верхних и нижних кварков. Препринт исследования находится в распоряжении редакции «Ленты.ру».Выводы ученых основаны на интерпретации результатов ..
2016-12-23 4439 0 Научные открытия
0
Свойства бозона Хиггса запутали физиков
Физики, анализирующие данные Большого адронного коллайдера, разошлись во мнении по поводу свойств новой частицы. Об этом сообщает издание "Элементы.ру". Анализом данных с ускорителя занимается две коллаборации ученых Atlas и CMS, названные так в честь детекторов, данные которых они анализируют. В начале ..
2013-03-15 2381 0 Научные открытия
0
Ученые провели опыты над фотонами света
До недавнего времени рекордное количество запутанных квантовых измерений фотонов равнялось 11, но группе учёных из Institute for Quantum Optics and Quantum Information под руководством Антона Зеилингера и Марио Крена удалось увеличить данный рекорд почти в 10 раз. Их работа поможет в обеспечении ..
2014-04-07 2049 0 Научные открытия
-3
Австралийские физики успешно испытали захватный луч
Австралийские физики создали и успешно испытали притягивающий (захватный) луч, сообщает интернет-издание Cnet. Полученный при помощи полого лазерного луча (яркого по краям и темного в центре), он смог переместить частицы диаметром 0,2 миллиметра на 20 сантиметров. Это расстояние примерно в сто раз больше, чем во время ..
2014-10-22 2151 0 Научные открытия
0
Физики наблюдали странное движение электрона
Ученые из Японии и Австрии исследовали энергетические уровни Ландау свободного электрона при его движении в магнитном поле. Результаты своего исследования авторы опубликовали в журнале Nature Communications, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте RIKEN. Энергетические уровни Ландау возникают при движении ..
2014-08-09 2357 0 Научные открытия
0
Физики усложнили самый красивый эксперимент
Исследователи продемонстрировали волновую природу самых крупных на данный момент молекул в эксперименте по квантовой интерференции на дифракционной решетке. Работа опубликована в журнале Nature Nanotechnology. Эксперимент с квантовой интерференцией некоторые исследователи называли "самым красивым" в истории физики. В новой ..
2012-03-26 1631 0 Научные открытия
0
Физики подтвердили открытие бозона Хиггса
Ученые Большого андронного коллайдера после анализа собранных данным пришли к выводу, что открытая в июле 2012 года частица является бозоном Хиггса, сообщила пресс-служба Европейской организации ядерных исследований ЦЕРН. «Предварительные результаты обработки всего объема данных, ..
2013-03-14 1817 0 Научные открытия
0
Новый эксперимент опроверг, что частицы нейтрино движутся быстрее скорости света
Специалисты из Национального института ядерной физики в Гран-Сассо (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) подтвердили сегодня, что частицы нейтрино не движутся быстрее скорости света. Об этом говорится в пресс-релизе, распространенном Европейским центром ядерных исследований (CERN). Как говорится в документе, новый ..
2012-03-19 2638 2 Научные открытия
0
В БАКе сообщили об открытии двух новых барионов
Коллаборация LHCb сообщила об открытии в ходе экспериментов на Большом адронном коллайдере (БАК) двух новых барионов. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте ЦЕРНа. Существование частицы Xi_b'- ..
2014-11-19 1557 0 Научные открытия
-1
Исследователь назвал бессмысленным открытие бозона Хиггса
Сторонник теории о том, что эксперименты, проводимые на Большом адронном коллайдере - опасны, исследователь-физик Евгений Довгель рассказал об этом «Русской службе новостей». «Теоретическая физика давно находится в кризисе. И запуск коллайдера - это надежда вырваться из него. Коллайдерная физика открывает те частицы, ..
2012-07-4 2698 0 Научные открытия
0
Физики обнаружили намеки на экзотический адрон
Коллаборация Belle, работающая с электрон-позитронным коллайдером KEKB в Японии, объявила об открытии новых экзотических адронов. Статья исследователей подана в Physical Review Letters, а ее краткое изложение приводит PhysOrg.com. Во время работы ускорителя в нем сталкиваются пучки электронов и позитронов. В результате ..
2012-01-11 1466 0 Научные открытия
0
БАК поможет найти ученым новую форму материи
Большой адронный коллайдер (БАК, Large Hadron Collider - LHC) уже сыграл важную роль в открытии так называемой Божественной частицы, и теперь самый большой в мире коллайдер частиц, возможно, поможет ученым обнаружить новую форму материи, известную как тетракварк. Согласно ..
2014-04-14 2015 0 Научные открытия
0