Ученые “запутали” двух котов Шредингера между собой

Физики из США и Франции реализовали на практике состояние “запутанных” “котов Шредингера”, объединив между собой два обычных. Ученые считают, что их устройство может стать основой для построения нового типа квантовых компьютеров. Работа опубликована в журнале Science.

Мысленный эксперимент с котом, придуманный Эрвином Шредингером, уже давно стал объектом многочисленных экспериментов по исследованию квантовой суперпозиции. Был введен даже специальный термин - “состояния кота Шредингера”. Ими, в частности, называют суперпозицию когерентных состояний одномодового квантового гармонического осциллятора. Такая система на практике представляет собой, например, фотон, “запертый” в оптическом резонаторе. Эксперименты проводились как для фотонов оптического диапазона энергий, так и микроволнового, причем их число могло достигать ста.

Подобные квантовые системы могут найти применение в квантовой информатике и стать основой для построения квантовых компьютеров. Одним из препятствий для этого в настоящее время является маштабируемость - чтобы построить достаточно сложную вычислительную систему, нужно каким-то образом увеличить число ее элементов, сохраняя при этом связность между ними (или когерентность).

Существует два основных способа, как на основании “состояний кота Шредингера” реализовать сложные вычислительные системы. В первом из них ученые увеличивают число мод (волн с определенной длиной волны) в резонаторе, во втором - число фотонов одной энергии.

В новой работе авторы объединили оба подхода и создали систему из двух оптических резонаторов с разными модами (ученые назвали их Алиса и Боб), каждый из которых “отсеивает” фотоны с определенной длиной волны, и “запутали” фотоны из обоих резонаторов между собой. Авторы говорят, что такого нового “кота” можно представить как двух обычных, но “запутанных” между собой. Объединяет состояния в резонаторах искусственный атом - сверхпроводящее устройство с джозефсоновским контактом. Такой объект имеет уровневую энергетическую структуру, как в обычных атомах, за что ему и было дано такое название.

источник: nplus1.ru
Схематическое изображение устройства в объеме (А) и в проекции (B), на котором указаны объемные резонаторы Алиса и Боб, искусственный атом и резонатор-считыватель.

Ученые использовали три возможных перехода с уровня на уровень в искусственном атоме, чтобы связать между собой резонаторы Алиса, Боб и считыватель, который также представляет собой оптический резонатор. Чтобы доказать “запутанность” фотонов в резонаторах, ученые измеряли четность количества фотонов в каждом из резонаторов. Согласно теории, если “запутанность” сохраняется, то суммарная четность числа фотонов в двух резонаторах должна сохраняться, в то время как в каждом по отдельности она может принимать любые значения. Авторам удалось доказать, что в их устройстве действительно реализуется такое поведение. По мнению ученых, архитектура устройства может найти применение в квантовой информатике и создании многокубитных систем.

“Кот Шредингера” - мысленный эксперимент, придуманный Эрвином Шредингером для того, чтобы показать неполноту квантовой механики по отношению к макрообъектам. Суть эксперимента заключается в следующем: в запечатанную капсулу помещают кота и счетчик Гейгера. В счетчике находится небольшое количество радиоактивного вещества и устройство, разбивающее ампулу с синильной кислотой, если счетчик сработает. Значит, если счетчик срабатывает, кот умирает. Но пока никто не заглянул в камеру (в терминах квантовой механики - произвел “измерение”) остается неизвестным, распался ли за это время какой-нибудь атом, то есть жив ли кот или мертв.

С точки зрения квантовой механики он находился в суперпозиции этих двух состояний. Но макроскопическое существо не может быть одновременно живым и мертвым. И в то же время жизнь кота напрямую связана с распадом атома, который является квантовым объектом и до наблюдения должен находиться в суперпозиции обоих состояний. Эти рассуждения позволяет показать, насколько сложно поставить эксперимент, который бы разделил две точки зрения - находится ли объект до измерения в суперпозиции состояний или в каком-то конкретном.

30 May 2016

США подготовили доклад по сдерживанию противников в космосе
Bloomberg узнало, почему США 41 год скрывали сумму долга перед саудитами

• Физики создали фононный (звуковой) лазер »»»
Физики из Калифорнийского технологического института (США) сконструировали “звуковой лазер” с оптической накачкой.
• Ученые предложили концепцию квантовых денег. Для проверки их подлинности не надо обращаться в банк »»»
Группа ученых из Массачусетского технологического института (США) показала возможность выпуска защищенных квантовых купюр.
• Квантовый компьютер впервые определил энергию молекулы водорода »»»
Квантовый компьютер впервые определил энергию молекулы водорода. До сих пор не существовало примеров удачного применения подобных устройств для решения этих задач.
• Первый квантовый компьютер уже поступил в продажу »»»
Компания D-Wave без особого шума объявила начало продаж первой вычислительной системы с квантовым процессором.
• Ученые создали лазерный генератор "антисвета". Он не излучает, а создает отсутствие света »»»
Новый лазер, производящий не световые импульсы, а их отсутствие (то есть глубокие периодические провалы в потоке излучения).


Copyright © 2009
Новости Америки