Поделиться
Ученым впервые удалось дистанционно связать между собой два алмаза, находящиеся в загадочном состоянии, которое называется квантовой спутанностью. Об этом говорится в статье, опубликованной в журнале Science. Ранее такое состояние наблюдали на уровне квантовых частиц.
Спутанность наблюдается, когда один объект соединяется с другим, несмотря на значительное расстояние между ними: тогда воздействие, оказываемое на один объект, влияет и на другой. Известно, что состояние спутанности может существовать между частицами, которые входят в состав атома. Предсказано оно было квантовой механикой, описывающей сверхмалые объекты. Теперь же физикам из Оксфорда и Сингапурского университета удалось "запутать" два макроскопических алмаза, показав тем самым, что эффекты квантовой механики не ограничены миром субатомных частиц.
"Я думаю, что важно перейти на новый уровень мышления о квантовых явлениях", - говорит руководитель исследовательской группы в Оксфордском университете (Великобритания) физик Иэн Уалмсли. "Иными словами, речь идет об уровне более крупного мира, о комнатных температурах, условиях среды. Конечно, ожидалось, что такое явление существует, но вот наблюдать его воочию - мы думаем, что это удивительно", - комментирует ученый полученный группой результат.
Физикам удалось ввести объекты в состояние спутанности с помощью колебаний, передаваемых двум алмазам через одновременно направляемых на них лазерные импульсы. Импульсы заставили вибрировать фононы в двух 3-миллиметровых кристаллах, расположенных на расстоянии 15 сантиметров друг от друга. Исследователи наблюдали когерентное взаимодействие около 1016 атомов. Они занимают в кристалле область 0,05 миллиметра шириной и 0,25 миллиметра длиной, то есть такое движение теоретически можно увидеть невооруженным глазом.
Другим исследователям ранее удавалось показать спутанность макроскопических объектов, но тогда для этого требовалось создать особые условия, в частности, охладить объекты до криогенных температур. В новом исследовании алмазы были большими по размеру, но никаких специальных манипуляций с ними не проводилось, говорят ученые. "У них такой размер, что их можно видеть невооруженным глазом", - говорит Уалмсли. "Они просто лежат на столе, ничего не мешает их наблюдать. Лаборатория не холодная и не горячая, в ней обычная комнатная температура".
Новое исследование является последним из серии экспериментов, показавших, что квантовая механика напрямую соотносима с реальным миром и макроскопическими системами, резюмирует Scientific American. Не участвовавший в эксперименте оксфордский физик Влатко Ведрал рассказал изданию, что оно "прекрасным образом иллюстрирует" знаменитый мысленный эксперимент австрийского физика Эрвина Шредингера, в котором кот был одновременно живым и мертвым. "Не может быть, чтобы спутанность существовала на микроуровне (к примеру, на уровне фотонов), но не существовала на макроуровне (уровне алмазов)", ведь миры эти связаны между собой, сообщил ученый изданию. "Шредингер использовал атомы вместо фотонов и котов вместо алмазов, но смысл экспериментов тот же".
Маловероятно, что нынешнее достижение найдет практическое применение в ближайшее время. Слишком уж короткое время держится квантовая спутанность кристаллов (менее 0,35 пикосекунды), отмечают "Вести". Но Уолмсли настроен оптимистично: "Алмазы вполне могут стать основой производительной технологии для обработки квантовой информации. Свойства этих кристаллов позволяют построить с их помощью оптические микросхемы", - говорит он.