Группе исследователей из Института Нильса Бора Копенгагенского университета удалось связать два очень разных квантовых объекта. Этот результат имеет несколько потенциальных применений в сверхточном зондировании и квантовой связи [1].
Запутанность можно понимать как квантовую связь между двумя объектами, которая заставляет их вести себя как единый квантовый объект.
Исследователи смогли реализовать запутанность между двумя совершенно разными и отдалёнными объектами. Один из них — вибрирующая диэлектрическая мембрана из нитрида кремния (механический генератор), а другой — облако атомов, каждый из которых действует как крошечный магнит, что физики называют спином. Эти очень разные сущности теперь стало возможным запутать, объединив их фотонами, частицами света. Атомы могут быть полезны для обработки квантовой информации, а мембраны — для её хранения.
«Чем крупнее объекты, чем дальше они друг от друга, чем разнообразнее, тем интереснее становится запутывание как с фундаментальной, так и с прикладной точек зрения», — говорит старший научный сотрудник Евгений Пользик [2].
Но как это применить?
Одной из самых больших научных новостей последних лет стало первое обнаружение гравитационных волн, сделанное лазерным интерферометром гравитационно-волновой обсерватории (LIGO), который фиксирует и измеряет чрезвычайно слабые волны, вызванные астрономическими событиями в глубоком космосе, такими как слияние чёрных дыр или нейтронных звёзд. Волны можно наблюдать, потому что они сотрясают зеркала интерферометра. Но даже чувствительность LIGO ограничена квантовой механикой, потому что зеркала лазерного интерферометра подвержены воздействию нулевых флуктуаций. Эти флуктуации приводят к шуму, препятствующему свободному наблюдению крошечного движения зеркал, вызванного гравитационными волнами.
В принципе, возможно создать запутанность зеркал LIGO с атомным облаком и таким образом отменить нулевой шум зеркал так же, как это происходит для мембранного шума в настоящем эксперименте. Идеальная корреляция между зеркалами и атомными спинами из-за их запутанности может быть использована в таких датчиках, чтобы практически стереть неопределенность. Таким образом, мы могли бы одновременно узнать о положении и импульсе зеркал LIGO, войдя в так называемое свободное от квантовой механики подпространство и сделав шаг к безграничной точности измерений движения. Сейчас в лаборатории Пользика готовится модельный эксперимент, демонстрирующий этот принцип.
1. Публикация в Nature Physics.
2. Пресс-релиз на сайте университета.
Подписывайтесь на S&F, канал в Telegram и чат для дискуссий на научные темы.
