Вчені “заплутали” двох котів Шредінгера між собою

Фізики з США і Франції реалізували на практиці стан “заплутаних” “котів Шредінгера”, об’єднавши між собою два звичайних. Вчені вважають, що їх пристрій може стати основою для побудови нового типу квантових комп’ютерів. Робота опублікована в журналі Science.

Уявний експеримент з котом, придуманий Ервін Шредінгер, вже давно став об’єктом численних експериментів по дослідженню квантової суперпозиції. Був введений навіть спеціальний термін - “стану кота Шредінгера”. Ними, зокрема, називають суперпозицію когерентних станів одномодового квантового гармонічного осцилятора. Така система на практиці являє собою, наприклад, фотон, “замкнений” в оптичному резонаторі. Експерименти проводилися як для фотонів оптичного діапазону енергій, так і мікрохвильового, причому їх число могло досягати ста.

Подібні квантові системи можуть знайти застосування в квантовій інформатиці та стати основою для побудови квантових комп’ютерів. Однією з перешкод для цього в даний час є маштабованість - щоб побудувати досить складну обчислювальну систему, потрібно якимось чином збільшити число її елементів, зберігаючи при цьому зв’язність між ними (або когерентність).

Існує два основних способи, як на підставі “станів кота Шредінгера” реалізувати складні обчислювальні системи. У першому з них вчені збільшують число мод (хвиль з певною довжиною хвилі) в резонаторі, у другому - число фотонів однієї енергії.

У новій роботі автори об’єднали обидва підходи і створили систему з двох оптичних резонаторів з різними модами (вчені назвали їх Аліса і Боб), кожен з яких “відсіває” фотони з певною довжиною хвилі, і “заплутали” фотони з обох резонаторів між собою. Автори кажуть, що такого нового “кота” можна представити як двох звичайних, але “заплутаних” між собою. Об’єднує стану в резонаторах штучний атом - надпровідний пристрій з джозефсоновским контактом. Такий об’єкт має рівневу енергетичну структуру, як в звичайних атомах, за що йому і було дано таку назву.

джерело: nplus1.ru
Схематичне зображення пристрою в обсязі (А) і в проекції (B), на якому вказані об’ємні резонатори Аліса і Боб, штучний атом і резонатор-зчитувач.

Вчені використовували три можливих переходу з рівня на рівень у штучному атомі, щоб зв’язати між собою резонатори Аліса, Боб і зчитувач, який також представляє собою оптичний резонатор. Щоб довести “заплутаність” фотонів в резонаторах, вчені вимірювали парність кількості фотонів в кожному з резонаторів. Відповідно до теорії, якщо “заплутаність” зберігається, то сумарна парність числа фотонів в двох резонаторах повинна зберігатися, в той час як в кожному окремо вона може приймати будь-які значення. Авторам вдалося довести, що в їх пристрої дійсно реалізується така поведінка. На думку вчених, архітектура пристрою може знайти застосування в квантовій інформатиці та створенні многокубітних систем.

“Кот Шредінгера” - уявний експеримент, придуманий Ервін Шредінгер для того, щоб показати неповноту квантової механіки по відношенню до макрооб’єктів. Суть експерименту полягає в наступному: в запечатану капсулу поміщають кота і лічильник Гейгера. У лічильнику знаходиться невелика кількість радіоактивної речовини і пристрій, розбиває ампулу з синильною кислотою, якщо лічильник спрацює. Значить, якщо лічильник спрацьовує, кіт помирає. Але поки ніхто не заглянув в камеру (в термінах квантової механіки - справив “вимір”) залишається невідомим, розпався чи за цей час якийсь атом, тобто живий кіт або мертвий.

З точки зору квантової механіки він знаходився в суперпозиції цих двох станів. Але макроскопическое істота не може бути одночасно живим і мертвим. І в той же час життя кота безпосередньо пов’язана з розпадом атома, який є квантовим об’єктом і до спостереження повинен перебувати в суперпозиції обох станів. Ці міркування дозволяє показати, наскільки складно поставити експеримент, який би розділив дві точки зору - чи знаходиться об’єкт до вимірювання в суперпозиції станів або в якомусь конкретному.

30 May 2016

США підготували доповідь щодо стримування супротивників в космосі
Bloomberg дізналося, чому США 41 рік приховували суму боргу перед саудитам

• Фізики створили фононних (звуковий) лазер »»»
Фізики з Каліфорнійського технологічного інституту (США) сконструювали “звуковий лазер” з оптичною накачуванням.
»»»
Компанія D-Wave без особливого шуму оголосила початок продажів першої обчислювальної системи з квантовим процесором.
• Вчені створили лазерний генератор "антісвета". Він не випромінює, а створює відсутність світла »»»
Новий лазер, що виробляє несвітлові імпульси, а їх відсутність (тобто глибокі періодичні провали в потоці випромінювання).
• Фізики побудували "оптичне крило" »»»
Група американських дослідників вперше продемонструвала на практиці можливість створення оптичного крила - об’єкта.
• Квантовий комп'ютер вперше визначив енергію молекули водню »»»
Квантовий комп’ютер вперше визначив енергію молекули водню. До цих пір не існувало прикладів вдалого застосування подібних пристроїв для вирішення цих завдань.


Copyright © 2009
Новости Америки