Учёный предложил новый способ расщепления электронных пар с помощью интерферометра Боголюбова. Этот прибор позволяет извлекать из сверхпроводника — материала, cпособного переносить электрический ток без сопротивления — пары квантово-запутанных электронов, распространяющихся в разные стороны. Эффект интересен для фундаментальной науки, поскольку позволяет управлять квантовыми состояниями заряженных частиц с помощью небольших вариаций магнитного поля. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в журнале Physical Review B.

Исследователи из Университета Оттавы в сотрудничестве с Данило Зиа и Фабио Скьяррино из Римского университета Сапиенца недавно продемонстрировали новую методику, позволяющую визуализировать волновую функцию двух запутанных фотонов — элементарных частиц, составляющих свет — в режиме реального времени. Исследование "Интерферометрическая визуализация амплитуды и фазы пространственных бифотонных состояний" опубликовано в журнале Nature Photonics.

Волновая функция даёт полное представление о квантовом состоянии частицы и позволяет предсказывать вероятные результаты различных измерений квантового объекта, например положения, скорости и т.д.

Такая предсказательная способность неоценима, особенно в быстро развивающейся области квантовых технологий, где знание квантового состояния, которое генерируется или вводится в квантовый компьютер, позволяет протестировать сам компьютер. Более того, квантовые состояния, используемые в квантовых вычислениях, являются чрезвычайно сложными, включающими множество объектов, которые могут проявлять сильные нелокальные корреляции (т.е. запутанность).

Физики из Технологического университета Дрездена (TUD) рассказали о ранее неизвестном типе фазовых переходов, при котором атомы спонтанно становятся «запутанными» на квантовом уровне. По их мнению, более глубокое изучение этого процесса позволит создать новые типы квантовых технологий.

Физики из Оксфордского университета смогли запутать оптические атомные часы, которые находились на расстоянии 2 м друг от друга. Синхронизация двух таких часов позволяет исследовать пространственно-временные изменения фундаментальных констант. 

Зачем закручивать частицы

В научно‑популярных СМИ широко обсуждается такое явление как «квантовая запутанность». Его суть в том, что несколько элементарных (и не только) частиц могут «запутаться» при взаимодействии и каким‑то образом синхронизировать свои параметры, находясь на большом расстоянии друг от друга. Как бы нарушая при этом один из основных постулатов нашей Вселенной — невозможность передачи информации быстрее скорости света.

Существует ряд гипотез, которые пытаются как‑то это объяснить, но единого мнения по ним нет до сих пор. В этой публикации я рискну предложить свою гипотезу, которая будет исходить из анализа возможностей восприятия Мира субъектами. То есть, по моему мнению, для объяснения многих явлений и процессов Мира важно не только изучать сами эти явления и процессы, но также понимать, как они могут восприниматься на субъективном уровне.

• Луна оказалась старше, чем считалось ранее

• Исследователи разработали метод сканирования всего тела, демонстрирующий реакцию иммунной системы организма на вирусную инфекцию

• Китай строит крупнейший в мире подводный телескоп для поиска неуловимых нейтрино

• Инженеры зафиксировали хаотичное поведение в самых простых электронных схемах

• В эксперименте с квантовой запутанностью учёные провели симуляцию путешествия частиц во времени

• Лазеры с искусственным интеллектом смогут уводить космический мусор с траектории столкновения

Этой публикацией мне хотелось бы начать цикл статей, в котором проблемы современной физики были бы рассмотрены под необычным углом, а именно с использованием принципов философского направления «субъективный идеализм». Общепризнано, что современная физика это совокупность малосвязанных между собой утилитарных теорий и гипотез. Аналогично, в докоперниковскую эпоху для описания движения планет существовали довольно сложные птолемеевские (и прочие) таблицы. Николай Коперник предложил новый подход, который объяснял движение планет гораздо проще и эффективнее. Возможно, что и наш способ рассмотрения физических явлений добавит в физику немного больше ясности. Мне очень интересно будет дискутировать с читателями по поводу всего изложенного ниже.

В 2022 г. Алан Аспе, Джон Клаузер и Антон Цайлингер получили Нобелевскую премию по физике «за эксперименты с запутанными фотонами, установившие нарушение неравенств Белла и положившие начало квантовой информатике». О важности этого события много говорили журналисты и популяризаторы науки, привлекая внимание громкими заявлениями о «доказательстве нелокальности», «второй квантовой революции» и о том, что «Эйнштейн был неправ». Но подавляющее большинство людей как не понимало, так и не понимает, о чём вообще идёт речь. На этой почве процветает квантовый мистицизм, распространяющий ошибочные представления о квантовой запутанности как о свойстве макроскопических объектов. Также пользуются популярностью конспирологические теории о том, что «учёные снова пытаются нас запутать» и на самом деле мир устроен намного проще. К сожалению, реальность не так проста, как нам хотелось бы, а наш мозг не был заточен эволюцией на понимание квантовой механики. Но я всё же попробую объяснить квантовую запутанность простыми словами без страшных формул.

В 1935 году Альберт Эйнштейн и Эрвин Шрёдингер, два самых выдающихся физика того времени, вступили в спор о природе реальности.

Эйнштейн провёл математические расчёты и понял, что Вселенная должна быть локальной, то есть никакое событие в одном месте не может мгновенно повлиять на удалённое место. Но Шрёдингер провёл собственные расчёты и понял, что в основе квантовой механики лежит странная связь, которую он назвал «запутанностью» и которая, как оказалось, наносит удар по здравому эйнштейновскому предположению о локальности.

Когда две частицы становятся запутанными (что может произойти, например, при их столкновении), их судьбы оказываются связанными. Измерьте, например, ориентацию спина одной частицы, и вы можете узнать, что её запутанный партнёр (если и когда он будет измерен) указывает в противоположном направлении, независимо от его местонахождения. Таким образом, измерение в Пекине может мгновенно повлиять на эксперимент в Бруклине, что, очевидно, нарушает эйнштейновский закон о том, что никакое воздействие не может распространяться быстрее света.

Когда речь заходит о законах сохранения, первым на ум приходит закон сохранения энергии. Менее известны законы сохранения заряда, импульса, момента импульса и чётности. Но что такое закон сохранения информации, зачастую не могут понятно объяснить даже сами физики. О нём мало пишут в научно-популярной литературе, потому что тема запутанная и нагружена математикой. А потом популяризаторов заводят в тупик, когда спрашивают, почему информация должна сохранятся в чёрных дырах или при квантовом измерении. Рассказать об этом не на математическом, а на естественном языке практически невозможно, но я всё же попробую, используя понятийный аппарат квантовой механики и аналогии с классической информацией. Мы выясним, что такое квантовая информация, сохраняется ли она при любых операциях с частицами, или есть исключения, которые приводят к потере информации, и как это связано с фундаментальной симметрией физических процессов.

Исследования Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) в Австралии заявили о достижении 99% точности квантовых вычислений. Это позволит проложить путь к созданию квантовых устройств на основе кремния, совместимых с современными технологиями производства полупроводников.