фотоны

В новом классическом физическом эксперименте ученые установили квантовую запутанность между солнечным светом и светом, генерируемым здесь на Земле.

Исследователи в Китае, Соединенных Штатах, Германии и Соединенном Королевстве задались вопросом, могут ли какие-либо две частицы света, называемые фотонами, показать жуткие взаимодействия, регулируемые правилами квантовой механики, даже если они произошли из очень далеких источников. Эксперимент проводился в основном из любопытства, но он демонстрирует, что в будущем исследователи смогут использовать Солнце в качестве источника света для целей, связанных с квантовой механикой.

Что касается фундаментальной науки, «это просто круто», отметил автор исследования Chao-
Ян Лу из Университета науки и технологий Китая рассказал Gizmodo.

Квантовая механика — это инструментарий, который ученые используют для понимания поведения мельчайших частиц, таких как электроны и фотоны. Это говорит о том, что свойства частиц, как и их энергия, могут принимать только отдельные значения из списка.
Когда вы не наблюдаете за частицами, они могут принимать суперпозицию этих значений, то есть нескольких значений одновременно, но при наблюдении они сводятся к одному из этих значений. Несколько частиц могут запутаться, то есть, когда вы измеряете частицы, значения будут более коррелированными, чем они могут быть созданы случайно.
Они также могут вмешиваться, что означает, что математика квантовой механики делает определенные комбинации значений более вероятными, чем другие.

суперпозиция

Исследователи использовали эксперимент, разработанный 30 лет назад для демонстрации квантовых эффектов между фотонами на Земле, основанный на так называемом эффекте Хонг-Оу-Манделя. В этом эксперименте фотоны попадают в светоделитель с двух сторон. Расщепитель луча либо заставит фотон отскочить, либо пройти сквозь него. С двумя лучами, входящими в светоделитель с любой стороны, возможными результатами являются:

  • отскок фотонов, так и выход на ту же сторону, с которой они вошли;
  • оба фотона, проходящие через расщепитель выходят со стороны, противоположной тому, откуда они вошли;
  • один фотон отскакивает, а другой проходит сквозь расщепитель, и в этом случае оба фотона будут на одной стороне.

Но, согласно правилам квантовой механики, нет никакого способа различить идентичные фотоны. Так, если идентичные фотоны входят с обеих сторон, то математика, описывающая этот эксперимент, исключает случаи, когда фотоны оказываются на противоположных сторонах, и экспериментаторы будут измерять лучи, выходящие с одной и той же стороны сплиттера большую часть времени.
Исследователи провели этот же эксперимент, где одним источником фотонов был солнечный свет, собранный с помощью телескопа и поданный в оптоволоконный кабель и через фильтры, а другим была квантовая точка, по сути, искусственный атом, предназначенный для излучения фотонов с идентичными свойствами.
Тест показал, что солнечные частицы и фотоны с квантовыми точками в основном выходили с одной и той же стороны светоделителя. Исследователи также провели тест (аналогичный описанному здесь), чтобы подтвердить, что свойства частиц продемонстрировали корреляции, указывающие на запутанность, в соответствии с документом, который планируется опубликовать в Physical Review Letters.

В конечном счете, для исследователей важно знать, что фотоны из разрозненных источников могут запутываться и создавать помехи для различных приложений квантовой технологии, и солнечные фотоны сильно отличается от источника фотонов в лаборатории. Но в основном,
это аккуратный эксперимент, который подтверждает тот факт, что согласно законам физики две частицы с одинаковыми свойствами неразличимы, независимо от их происхождения, даже если их источники находятся на расстоянии 93 миллионов миль друг от друга.

Добавить комментарий