| | 25 мaя 2017 | Нoвoсти нaуки и тexники
Физики пoпытaлись oпрeдeлить прeдeлы «физичeскoй вынoсливoсти» явлeния квaнтoвoй зaпутaннoсти
Явлeниe квaнтoвoй зaпутaннoсти, нaзвaннoe Aльбeртoм Эйнштeйнoм «призрaчным взaимoдeйствиeм нa рaсстoянии», сoxрaняeтся дaжe при oчeнь высоком ускорении движения. Этот факт установили во время экспериментов ученые-физики из Венского университета и Института квантовой оптики и квантовой информатики австрийской Академии наук. В этом эксперименте источник запутанных фотонов был помещен в контейнер, который с высокой скоростью перемещался по вертикальной шахте и вращался на центрифуге, действующее на него при этом ускорение составляло 30 g. Данный эксперимент был проведен для углубления понимания основных принципов квантовой механики, а результаты этого эксперимента помогут найти пути применения квантовых технологий в космосе.
Общая теория относительности Альберта Эйнштейна и теория квантовой механики являются двумя фундаментальными направлениями современной физики. Создание обобщенной «теории всего сущего» требует объединения вышеупомянутых двух теорий, но на сегодняшний день этого достичь не удалось, ведь явления, относящиеся к каждой из теорий, принципиально не могут наблюдаться в одно и тоже время.
Одним из ключевых явлений квантовой механики является явление квантовой запутанности. Заключается оно в том, что изменение квантового состояния одной из запутанных частиц, фотонов света, к примеру, моментально отражается на состоянии второй частицы, невзирая на разделяющее их расстояние, которое может быть сколь угодно большим. Ускорение во время движения, которое также использовалось в проведенном эксперименте, лучше всего описывается законами традиционной механики. И этот эксперимент стал первым в истории экспериментом, в котором на фотоны света одновременно оказывали воздействие явления, относящиеся к разным теориям.
Результаты эксперимента показывают, что явление квантовой запутанности «выживает», т.е. не наблюдается деградации качества квантовой запутанности, при ускорении в 30 g, ускорении, в 30 раз превышающем ускорение свободного падения на Земле. «Такие эксперименты должны нам помочь в будущем объединить теорию относительности и квантовую механику» — рассказывает Руперт Арсин (Rupert Ursin), глава исследовательской группы, — «Физическая выносливость запутанности крайне важна для использования квантовых технологий в космосе, ведь космические аппараты и корабли очень часто двигаются с большим ускорением и испытывают на себе массу других видов воздействий».
Первой частью эксперимента стал спуск контейнера с источником запутанных фотонов с высоты 12 метров, что позволило поместить источник в условия псевдо-невесомости. Во второй части эксперимента контейнер был установлен на центрифуге, обеспечивающей постоянную перегрузку с силой до 30 g. Для сравнения, самые большие перегрузки, возникающие при катании на американских горках, достигают значения 6 g.
Датчики, установленные в контейнере, контролировали уровень качества квантовой запутанности фотонов. Анализируя все собранные данные, ученые смогли определить значение верхнего предела ускорения, после которого ускорение оказывало влияние на квантовую запутанность. Однако, полученные данные об изменениях качества запутанности лишь незначительно превышали уровень собственных шумов измерительных устройств, что не позволяет считать достоверными результаты проведенного эксперимента.
«Следующим нашим шагом станут работы, направленные на стабилизацию работы нашей установки. Это, в свою очередь, позволит понизить уровень собственных iшумов и других помех, увеличить скорость вращения и получить большее значение ускорения движения» — рассказывает Руперт Арсин, — «И мы надеемся, что после всего этого нам удастся впервые зарегистрировать эффекты влияния явлений обычной физики на явления из области квантовой механики».