Что вы знаете про квантовую запутанность? Опережу ваш ответ - это странное и даже "жуткое" действие на расстоянии, которое описывает способность связанных частиц быстрее, чем мгновенно, сменять это состояние при смене состояния одной из запутанных частиц в системе. А видел ли её кто-нибудь? Что же, слово "видел" тут не очень подходит. Но как раз об этом мы и беседуем.
Революционный эксперимент позволил ученым визуализировать квантовую запутанность в реальном времени, представив пару взаимосвязанных фотонов. При этом каким-то чудом получился символ Инь-Ян.
В основе работы лежит новая технология, получившая название бифотонной цифровой голографии. Этот метод, использующий высокоточную камеру, позволяет значительно ускорить процесс квантовых измерений, который традиционно является трудоемким и сложным.
Для точного описания квантового объекта и прогнозирования его поведения физики нуждаются в знании его волновой функции – описания его состояния, существующего в суперпозиции всех возможных физических значений, которые может принимать фотон. Однако, квантовая запутанность усложняет эту задачу, поскольку измерение одной из запутанных частиц мгновенно влияет на состояние другой.
Традиционный подход, известный как квантовая томография, требует множества измерений различных свойств квантового состояния, таких как поляризация или импульс, с последующим воссозданием исходного состояния из этих “срезов”. Проблема в том, что этот процесс не только требует огромного количества измерений, но и генерирует большое количество “запрещенных” состояний, не соответствующих законам физики. Это вынуждает ученых тратить значительное время на отсеивание бессмысленных, нефизических данных.
В противовес этому, новая технология использует голографию для кодирования информации из высших измерений в управляемые фрагменты низших измерений. Подобно тому, как оптические голограммы создают трехмерное изображение с помощью интерференции двух световых лучей, исследователи использовали аналогичный подход для захвата изображения запутанного состояния фотона, создавая интерференционную картину с известным состоянием.
Полученная интерференционная картина, захваченная с помощью высокоточной камеры, раскрыла потрясающее изображение Инь-Ян, символизирующее две запутанные частицы.
Этот прорыв не только демонстрирует потенциал бифотонной цифровой голографии для визуализации сложных квантовых явлений, но и открывает новые горизонты для разработки квантовых технологий, включая квантовые компьютеры, обладающие существенно большей скоростью и вычислительной мощностью. В будущем этот метод может стать ключевым инструментом для изучения и манипулирования квантовой информацией, что приведет к революционным изменениям в различных областях науки и техники.
Вдвойне интересно, почему запутанные фотоны вычертили именно Инь-Ян. Ведь это во многом базовый символ для некоторых философских учений. Странно, что была получена именно такая картинка.
Так что в итоге разглядели на картинке если просто? Это фиксация волновой функции для каждой из частиц. Визуализация этих данных по модели вырисовала вот такой великолепный символ. По сути это иллюстрация того, как две частицы связаны друг с другом. Мы наблюдаем наиболее вероятное (читай как фактическое) положение фотона в ярких точках и менее вероятные расположения согласно распределению по волновой функции.
⚠️ На всякий случай потихоньку переношу материалы с ДЗЕНа в Телеграм и делаю архив. Мало ли что...Читайте лучшие статьи с канала здесь и не забывайте подписаться!
---
⚡ Обязательно подпишитесь на Telegram проекта и читайте эксклюзивные статьи! Обновления каждый день!