Австрийские физики создали первый квантовый "громкоговоритель"

МОСКВА, 26 июн – РИА Новости. Ученые из Австрии впервые смогли запутать источники электромагнитных волн и механический резонатор, создав квантовый "громкоговоритель", генератор запутанного излучения. Он ускорит поиски гравитационных волн и объединит квантовые компьютеры в сеть, пишут физики в журнале Nature.

«

"Представьте себе, что у вас есть коробка, из которой есть два выхода. Если оба выхода запутаны, то тогда вы сможете измерить свойства излучения, которое испускает один из них, наблюдая за вторым отверстием. Мы задались вопросом, могут ли столь большие физические системы вырабатывать неклассическое излучение. Оказалось, что это так", — объясняет Шабир Барзание (Shabir Barzanjeh) из Института науки и технологий Австрии в Клостернойбурге.

Ученых давно интересует то, почему мы не можем наблюдать феномен квантовой запутанности – взаимосвязанности квантовых состояний двух или более объектов, при котором изменение состояния одного объекта мгновенно отражается на состоянии другого, в мире обыденных предметов.

Сегодня физики объясняют отсутствие подобных "странных связей", как выражался Эйнштейн, между двумя яблоками и прочими видимыми объектами тем, что они разрушаются в результате декогеренции, взаимодействий подобных запутанных объектов с атомами, молекулами и прочими объектами и силами окружающей среды.

Соответственно, чем крупнее объект, тем больше он будет контактировать с окружающей средой, и тем быстрее будет распадаться квантовая связь. Подобное решение породило массу новых споров – где "начинается" и где "кончается" квантовая механика, влияет ли она на поведение макрообъектов и можно ли нащупать эту границу между "миром кота Шредингера" и "яблоком Ньютона".

Многие ученые сегодня считают, что этой границы не существует и что законы квантового мира хорошо описывают и все процессы в "макро-Вселенной". Австрийские физики в очередной раз расширили "вотчину" квантовой физики, экспериментируя с миниатюрными зеркалами, отражающими микроволновое излучение.

Они представляли собой сверхтонкие пленки из чистого кремния, подвешенные на своеобразных пружинах таким образом, что даже давление частиц света заставляло их колебаться. Барзание и его коллег интересовало то, что произойдет с этой установкой, если одновременно обстреливать ее двумя микроскопическими излучателями МК-волн.

Оказалось, что если охладить это зеркало до температур, близких к абсолютному нулю, оно превращается в своеобразный квантовый "громкоговоритель", источник запутанных электромагнитных волн. Иными словами, лучи, вырабатываемые источниками микроволнового излучения, "запутываются" на квантовом уровне и становятся единым целым, несмотря на то, что при замерах они были удалены друг от друга на метр.

Как показали эти наблюдения, уровень шума, вырабатываемой этой установкой, был значительно ниже тех минимально возможных значений, которые задаются принципом неопределенности Гейзенберга. Это означает, что резонатор, самая крупная часть этой системы, представляет собой квантовый объект, несмотря на то, что его длина составляла 30 микрометров, что на много порядков больше размеров молекул и других жителей "вотчины" квантовой физики.

Подобные установки, как отмечают ученые, можно использовать для ликвидации помех в тех системах, где квантовые шумы сегодня представляют главную угрозу для их работы. В их число входят детекторы гравитационных волн, а также квантовые компьютеры, передачу информации между которыми пока нельзя осуществить напрямую из-за того, что для этого нужны стабильно низкие температуры и почти полный вакуум.

«

"Теория предсказывает, что подобные запутанные волны могут вырабатывать только квантовые объекты. Это справедливо для всех их источников, причем наблюдать напрямую за ними не обязательно. Благодаря этому, мы можем использовать наш подход для проверки квантовой природы других макроскопических объектов или наблюдений за крайне неуловимыми процессами в живой природе", — заключает Йоханнес Финк (Johannes Fink), коллега Барзание.