Квантовая запутанность-явление столь же странное, сколь и хрупкое. Считается, что запутанные частицы теряют эту необъяснимую связь при воздействии внешних факторов. Но теперь физикам удалось создать горячие облака из триллионов запутанных атомов, побив количественные рекорды и показав, что запутанность не так хрупка, как считалось ранее.
Пары или группы частиц могут настолько переплестись, что измерение состояния одной из них мгновенно изменит свойства других, как бы далеко они ни находились друг от друга. Это уже звучит достаточно странно, но последствия грозят разрушить все наше понимание физики. Почему-то кажется, что информация передается между ними гораздо быстрее скорости света, а это считается невозможным.
Сам Эйнштейн сначала не поверил этому, высмеивая его и обвинял в скрытых переменных. Но десятилетия экспериментов показали, что квантовая запутанность действительно существует, и мы уже начинаем использовать это явление для новых технологий, таких как более быстрые и безопасные коммуникационные сети.
Но одна проблема заключается в том, что эта связь между частицами очень непостоянна, поэтому крошечные возмущения от других частиц или событий могут их распутать. Чтобы этого не произошло, большинство экспериментов и технологий, использующих квантовую запутанность, могут работать только при ультракоротких температурах-близких к абсолютному нулю (-273,15 °C, -459,67 °F). В этот момент почти все движение останавливается, так что нет никаких помех, чтобы разорвать связь.
Конечно, это экстремальное охлаждение непрактично для коммерческих или потребительских товаров, поэтому ученые пытаются найти способы сделать квантовую запутанность возможной при более высоких температурах. Прошлые исследования были успешны при комнатной температуре, а теперь это было сделано в еще более жарких условиях.
Новое исследование было проведено исследователями из ICFO, Hangzhou Dianzi университета и технического университета Valencia. Команда смешала металлический рубидий с газообразным азотом и нагрела его до 176,9 °C (350,3 °F). При этой температуре металл испаряется, в результате чего свободные атомы рубидия плавают вокруг камеры. Там они запутываются друг с другом, и команда может измерить эту запутанность, светя лазером через газ.
Исследователи наблюдали целых 15 триллионов запутанных атомов в Газе, что, по их словам, примерно в 100 раз больше, чем в любом другом эксперименте. Интересно, что запутанность, по – видимому, связывает атомы, которые не обязательно находятся близко друг к другу-между любой данной парой находятся тысячи других атомов, каждый со своим собственным партнером.
Но самая интригующая часть исследования заключается в том, что запутанное состояние может быть не таким хрупким, как думали ученые. В этом горячем энергетическом газе атомы постоянно отскакивают друг от друга, но квантовые связи остаются. Кажется, что столкновения не разрушают запутанность, а передают ее другим атомам.
“Если мы прекратим измерение, то запутанность останется примерно на одну миллисекунду, а это означает, что 1000 раз в секунду новая партия из 15 триллионов атомов запутывается”, - говорит Jia Kong, первый автор исследования. “И вы должны думать, что 1 мс-это очень большой срок для атомов, достаточный для того, чтобы произошло около 50 случайных столкновений. Это ясно показывает, что запутанность не разрушается этими случайными событиями. Это, пожалуй, самый удивительный результат проделанной работы.”
Команда говорит, что это открытие может помочь в нескольких областях. В частности, магнитоэнцефалография, которая представляет собой метод магнитной визуализации мозга, который использует эти виды газов для обнаружения чрезвычайно слабых магнитных сигналов от мозговой активности.
“Этот результат вызывает удивление, настоящий отход от того, что все ожидают от запутанности", - говорит Morgan Mitchell, автор-корреспондент исследования. “Мы надеемся, что этот вид гигантского запутанного состояния приведет к лучшей производительности сенсоров в приложениях, начиная от визуализации мозга и заканчивая самодвижущимися автомобилями и поиском темной материи.”
Первоисточник