Впервые получены триплеты и квартеты спутанных световых квантов
Профессор Цайлингер. Фото с сайта www.quantum.univie.ac.at/zeilinger/
Независимо друг от друга физики из Канады и Австрии впервые получили системы "спутанных" световых квантов, в которые объединено более двух частиц. Исследователи из Университета Торонто изготовили тройку "спутанных" фотонов, а их коллеги из Венского университета - четверку. 13 мая сообщения об этих экспериментах появились на страницах журнала Nature.
Возможность существования "спутанных" квантовых ансамблей с любым числом частиц естественным образом следует из общих принципов квантовой механики, однако с точки зрения классической физики она кажется фантастикой чистой воды. "Спутанными" (так на русский язык чаще всего переводят английский термин entangled) называют квантовые объекты, поведение которых настолько скоррелировано, что изменения, происходящие с одной частью системы, немедленно "сказываются" на состоянии другой ее части, даже если она находится в совсем иной области пространства. Другими словами, "спутанные" частицы как бы мгновенно взаимодействуют друг с другом вне зависимости от дистанции между ними. Альберт Эйнштейн утверждал, что квантовая механика ошибочна именно потому, что она допускает подобное "призрачное" (как он сам его называл) взаимодействие на расстоянии. Тем не менее, реальность квантового "спутывания" давно доказана экспериментально. Более того, такое "спутывание" уже нашло вполне практическое применение в устройствах для передачи кодированной информации, полностью защищенной от несанкционированного доступа (этот метод называют квантовой криптографией). И теоретические, и экспериментальные исследования, связанные с созданием квантового компьютера, также базируются на использовании "спутанных" состояний.
Вплоть до последнего времени физики получали лишь бинарные состояния этого рода - такие как пары "спутанных" фотонов, электронов или же ионов. В феврале прошлого года сотрудники Мичиганского университета заявили, что им впервые удался эксперимент, в результате которого возникли триады "спутанных" электронов. А вот теперь, как следует из статей в Nature, очередь дошла и до световых квантов. Физики из Торонто, возглавляемые профессором Стайнбергом, изготовили пару "спутанных" фотонов, поляризованных в различных направлениях, а затем добавили к ней дополнительный квант со своей собственной поляризацией. Венские ученые, Антон Цайлингер и его коллеги, изготовили две подобных пары и сформировали из них фотонный "квартет".
В ходе этих экспериментов ученые подтвердили важный теоретический вывод квантовой оптики. "Спутыванию" подлежат лишь фотоны с одинаковыми длинами волн. "Спутанная" тройка таких фотонов взаимодействует с макроскопическими объектами как единый квант света, длина волны которого в три раза меньше первоначальной. Это положение справедливо для любого количества N фотонов - их длина волны уменьшается в N раз. Из этого следует, что посредством "спутанных" фотонов можно производить более точные измерения и плотнее паковать информацию, чем с помощью таких же, но одиночных световых квантов.
Источники:
M. W. Mitchell, J. S. Lundeen & A. M. Steinberg
Super-resolving phase measurements with a multiphoton entangled state
Nature 429, 161 - 164 (13 May 2004)
Philip Walther, Jian-Wei Pan, Markus Aspelmeyer, Rupert Ursin, Sara Gasparoni & Anton Zeilinger
De Broglie wavelength of a non-local four-photon state
Nature 429, 158 - 161 (13 May 2004)
Обсудить
Статьи по теме
Впервые получены триплеты и квартеты спутанных световых квантов
Независимо друг от друга физики из Канады и Австрии впервые получили системы "спутанных" световых квантов, в которые объединено более двух частиц. Исследователи из Университета Торонто изготовили тройку "спутанных" фотонов, а их коллеги из Венского университета - четверку.
Шагающий наноробот
Двое химиков из Нью-Йоркского университета впервые в мире создали прямоходящего двуногого наноробота. В качестве исходного материала Надриан Симан и Уильям Шерман воспользовались мелкими фрагментами двухцепочечных и одноцепочечных молекул ДНК.
Открыт эффект, который позволит изготавливать наномашины
Американские ученые превратили одиночные углеродные нанотрубки в идеально действующий конвейер, способный переносить отдельные атомы. Вероятно, подобные устройства найдут широкое применение в технологиях изготовления наномашин, которые сейчас усиленно разрабатываются во многих странах.
Безделушки из наночастиц предвещают технологический переворот
Физики из Китая, Японии и США научились создавать внутри стеклянных пластинок объемные структуры, составленные из золотых наночастиц.
Американские физики научились создавать электронные приборы из отдельных молекул
Американские физики провели серию экспериментов, которые впервые позволили наносить по одному атому на единственную многоатомную молекулу. Дальнейшие исследования в этой области обещают значительно расширить возможности электронных технологий близкого будущего. Стандартными строительными блоками следующих поколений электронных приборов, по всей вероятности, станут отдельные крупные молекулы, а их придется легировать с помощью абсолютно новых технологий.
Механическая "рука" вплотную приблизилась к квантовому пределу
Узнать, на самом ли деле действие принципа неопределенности распространяется на макроскопические объекты, было основной целью американских экспериментаторов. Они изучали движения вибрирующего механического манипулятора, изготовленного из нитрида кремния. Размер изучаемого объекта в эксперименте не превышал 8 мкм - то есть "рука" была совсем крошечной по обыденным масштабам, однако все еще оставалась макроскопическим объектом. Мы находимся в начале новой экспериментальной эры, когда взаимодействие между двумя полностью квантовыми системами может быть изучено экспериментально, что вполне может быть названо квантовой электромеханикой.
Силу, возникающую из пустоты, приспособят к чему-нибудь путному
Генрих Казимир еще в 1948 году предложил эксперимент, который мог бы подтвердить квантовую теорию физического вакуума (то, что вакуум на самом деле не пуст, а заполнен то и дело виртуально возникающими и исчезающими парами частиц и античастиц). Теперь американские исследователи сумели проверить этот эффект с точностью до 0,5 %. Выяснилось, что эффект Казимира действительно должен серьезно влиять на наноразмерные устройства.
Экспериментаторы ищут новые силы, предсказанные теориями суперструн
Самый чувствительный на настоящее время эксперимент по оценке гравитационного взаимодействия на сверхмалых расстояниях не дал новых козырей в руки сторонников теории суперструн. Но, несмотря на все это, идеи дополнительных измерений становятся необычайно популярными в связи с кризисом стандартных физических моделей, не способных объяснить новые наблюдения - ускоренно расширяющейся Вселенной, в которой царит темная энергия.
Самые выдающиеся открытия 2003 года: темная энергия, пентакварки, бозе-конденсаты, квантовые компьютеры и др.
Многие западные издания выстраивают своеобразные хит-парады научных достижений уходящего 2003 года. Мы публикуем один из таких списков, составленный редакцией издания PhysicsWeb.
Когда сказка станет пылью... (Нанотехнологии: революция начинается)
В самые ближайшие годы произойдет технологическая революция, в результате которой мы обзаведемся портативными мощными хранилищами памяти, всевидящими глазами и всеслышащими ушами, невидимыми помощниками, готовыми исполнить любую прихоть, и к тому же станем практически бессмертными.
В "темном свете" обнаружены оптические вихри и скрытые цвета
Физики из Университета Глазго впервые наблюдали скрытые цвета, которые, как недавно было предсказано, должны существовать в "темном свете". Феномен темного света тесно связан с областями пространства, известными как "фазовые дислокации" или сингулярности, которые изучаются в рамках сингулярной оптики. Кроме всего прочего, подобные эффекты могут применяться для того, чтобы заманить в ловушку и вращать микрообъекты в своеобразном "оптическом пинцете".
Американские физики спасли теорию Эйнштейна: информация действительно не может передаваться быстрее света
Группа американских физиков, не щадя своего времени и средств, помогла торжеству здравого смысла: они доказали, что следствие не может предшествовать своей причине. Эксперименты подтвердили, что недавнее сенсационное исследование, согласно которому свет, казалось, распространялся со скоростью, превышающей его же собственную скорость в вакууме, не противоречит основополагающему для физики понятию причинно-следственной связи.
Замаскированная квантовая почта может объяснить молчание внеземных цивилизаций
Если внеземные цивилизации действительно существуют и при этом не являются исключительной редкостью, то почему мы так и не смогли до сих пор получить от них никаких сигналов? Два физика объясняют эту ситуацию исключительной осторожностью инопланетян. При этом они считают, что есть возможность отправлять сигналы, не открывая своего местоположения.
Новости по теме
