Российские физики научились "откармливать" котов Шредингера
Физики из Российского квантового центра и университета Калгари разработали методику "соединения" нескольких котов Шредингера в единое и более крупное целое, что позволит создать новые методики квантовой шифрации данных и квантовых вычислений, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Photonics.
"Одним из фундаментальных вопросов физики является граница между квантовым и классическими мирами. Могут ли квантовые свойства, если обеспечить идеальные условия, наблюдаться у макроскопических предметов? Теория не дает ответа на этот вопрос - может быть, такой границы и нет. Нужен инструмент, который позволит ее нащупать", - рассказывает профессор Александр Львовский, глава лаборатории квантовой оптики в РКЦ.
Кот Шредингера - "участник" мысленного эксперимента, который был предложен австрийским физиком Эрвином Шредингером в 1935 году. Во время него в закрытый ящик помещаются кот и механизм, открывающий емкость с ядом в случае распада радиоактивного атома (что может случиться или не случиться).
В соответствии с принципами квантовой физики кот является одновременно и живым, и мертвым. Отсюда берет свое начало термин "квантовая суперпозиция" - совокупность всех состояний, в которых может одновременно находиться кот. Сегодня физики активно пытаются создать такого кота Шредингера, которого можно было бы увидеть невооруженным глазом.
Львовский и его коллеги по РКЦ и университету Калгари приступили к решению этой задачи самым очевидным способом - они решили "откормить" кота Шредингера и сделать его более заметным для невооруженного глаза.
Роль кота Шредингера в экспериментах команды Львовского играют пары "запутанных" частиц света с противоположной фазой. Электромагнитные поля таких частиц одновременно "повернуты" в противоположные стороны, благодаря чему они являются аналогом животного из эксперимента Шредингера - образно говоря, фотоны одновременно "живы" и "мертвы".
Как откормить такого "кота" и сделать более заметным? В переводе на язык физики это означает, что амплитуды колебаний электромагнитного поля у фотонов кота Шредингера должны быть достаточно большими, чтобы их можно было отличить от проявлений квантовой неопределенности. Львовский и его коллеги решили эту задачу, научившись "склеивать" двух световых котов Шредингера в единое целое.
"Идея эксперимента была предложена в 2003 году группой профессора Тимоти Ральфа из австралийского университета Квинсленда. Суть его состоит в том, чтобы вызвать интерференцию двух "кошек" на светоделительной пластинке. Это приводит к возникновению запутанного состояния в двух выходных каналах светоделителя. В одном из этих каналов ставят специальный детектор. В случае, если этот детектор показывает определенный результат, во втором выходе рождается "кошка" с более чем удвоенной средней энергией частиц", - рассказывает Анастасия Пушкина, сотрудник РКЦ и университета Калгари (Канада).
Руководствуясь этой идеей, Пушкина, Львовский и их коллеги "откормили" несколько тысяч кошек Шредингера, удвоив энергию их электромагнитных полей и достигнув рекордных показателей при помощи относительно простых источников света, которые раньше удавалось получать только на самом мощном и дорогом оборудовании. Подобную процедуру, как отмечают ученые, можно повторять бесконечное число раз при наличии достаточного числа уже "откормленных" котов для их соединения. В конечном итоге, как мечтают ученые, им удастся достигнуть границы между квантовым и обычным миром или доказать, что ее не существует.
Подобные коты, по словам Львовского и его коллег, можно использовать в качестве усилителей квантовых сигналов, в качестве одного из компонентов квантовой памяти и для многих других практических целей.
