Квантовая сцепленность может существовать при высоких температурах

Так называемое свойство «сцепленности» квантовых состояний представляет собой связь на квантово-механическом уровне между двумя удаленными друг от друга объектами, которая определяет влияние измерений свойств одного объекта на аналогичные свойства другого. Обычно для существования сцепленного состояния двух частиц требуются температуры не более нескольких градусов по шкале Кельвина. Однако последние теоретические исследования ученых из Испании показывают, что такие состояния могут существовать и при более высоких температурах.

В самом простом случае квантовый осциллятор может представлять собой микроскопическую пластинку, один конец которой жестко зафиксирован, а второй может совершать свободные колебания с естественной частотой системы. Кроме того, колебаться может атом в электромагнитной ловушке или световая волна, резонирующая в микроскопической трещине. Именно для таких объектов введено понятие «сцепленных состояний».

Для пояснения смысла термина «сцепленных состояний» проще всего представить себе аналогичный осциллятор (вторую микроскопическую пластинку), расположенный напротив первого. Если состояния осцилляторов сцеплены, то измерение некого параметра одного из них, согласно принципам квантовой механики, сразу же даст четкое представление о значении этого же параметра другого осциллятора. Однако это лишь теория. На практике до сих пор ученым не удавалось получить сцепленные состояния, т.к. для этого, согласно теоретическим изысканиям, требовалась крайне низкая температура окружающей среды. Подобная подготовка необходима, потому что даже небольшая тепловая энергия (тепловые колебания) могут разрушить сцепленные квантовые состояния.

Но теоретические исследования группы ученых из Institute for Cross-Disciplinary Physics and Complex Systems (подразделение University of the Balearic Islands, Испания), результаты которых были недавно опубликованы в журнале Physical Review Letters, показали, что существует вероятность обнаружить два осциллятора сцепленными при гораздо более высоких температурах, чем это считалось ранее. К примеру, отдельные атомы могут быть сцепленными даже при температуре порядка 50 градусов Кельвина. Такой результат ученые предполагают для двух колеблющихся ионов, помещенных в электромагнитные ловушки, связанные через конденсатор. Таким образом, идея теоретической работы заключалась в том, что сцепленное состояние необходимо «правильно приготовить».

Самое главное достижение опубликованной теоретической работы в том, что группа предложила методику, с помощью которой достаточно «стабильное» сцепленное состояние может быть получено на практике. Группа ученых, выполнившая теоретические изыскания, предполагает, что их исследования могут быть наиболее полезны для практической науки, которая сейчас пытается изучать сцепленные состояния при температурах, которые крайне сложно достичь на эксперименте. Новый разработанный подход должен существенно упростить подготовительный этап эксперимента.

По материалам:

Источник(и):

1. sci-lib.com