Гиперзапутанность: физики поместили атомы в уникальное состояние, это изменит технологии

Фото: Live Science

С помощью оптического пинцета из лазерного света, физики создали новый способ управления отдельными атомами и поместили их в состояние гиперзапутанности. Ученые показали, что можно превратить нежелательное движение атомов в преимущество. Данный научный прорыв может способствовать созданию новых форм квантовых вычислений и появлению достижений в квантовом моделировании, которое поможет раскрыть некоторые загадки физики. Исследование опубликовано в журнале Science, пишет Live Science.

Американские физики давно использовали оптический пинцет из лазерного света, чтобы управлять отдельными атомами, что привело к ряду важных научных достижений.

Одна из проблем в этом процессе состояла в том, что атомы имеют естественное движение, что может приводить к появлению ошибок в квантовой системе. Теперь же физики решили эту проблему. Они доказали, что это нежелательное движение атомов можно превратить в преимущество.

Физики использовали движение атомов для создания гиперзапутанных атомов. Гиперзапутанность отличается от обычной квантовой запутанности. Если квантовая запутанность описывает две или больше связанных между собой частиц на огромном расстоянии, которые имеют одинаковое свойство, то гиперзапутанные атомы в этом же случае имеют одновременно несколько свойств.

Во время эксперимента физики смогли связать как состояния движения, так и электронные состояния (мера внутреннего энергетического уровня атома) в паре атомов одновременно. Это достижение позволяет кодировать больше квантовой информации на атом и можно получить больше квантовой запутанности с меньшими ресурсами, говорят ученые.

Для получения состояния гиперзапутанности физики охладили атомы щелочноземельных металлов (в эту группу входят бериллий, магний, кальций, стронций, барий и радий) с попощью нового метода. В результате ученым удалось почти полностью остановить движение атомов.

После этого физики заставили атомы колебаться как маятник в двух разных направлениях одновременно и таким образом атомы оказались в состоянии суперпозиции. Это состояние, когда частица проявляет противоположные свойства одновременно. Затем эти колеблющиеся атомы изначально поместили в квантовую запутанность, а затем и в состояние гиперзапутанности.

Таким образом, говорят ученые, они обнаружили предел контроля, который можно осуществлять над атомами.

Также физики выяснили, что можно поместить в состояние квантовой запутанности больше состояний или свойств атомов, а это имеет далеко идущие последствия для технологий и физики в целом.

Это открытие может способствовать созданию новых форм квантовых вычислений и появлению достижений в квантовом моделировании, которое поможет дать ответы на некоторые фундаментальные вопросы физики.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ATinform