Фізики вперше виміряли швидкість квантової заплутаності: занадто швидко, щоб це усвідомити

Квантова фізика описує події, які відбуваються за надзвичайно короткий час і з дуже великою швидкістю. Процес розвитку квантової заплутаності відбувається настільки швидко, що це просто важко усвідомити, але фізики змогли виміряти її розвиток за найдрібніші частки секунди. Вчені з'ясували, як починається квантова заплутаність і як дві частинки стають квантово заплутаними на рівні аттосекунд — це мільярдна частка мільярдної частки секунди. Результати дослідження опубліковані в журналі Physical Review Letters, пише Earth.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Частинки у квантовій заплутаності

Квантова заплутаність — це дивне явище, коли дві частинки стають настільки взаємопов'язаними, що мають однакові властивості навіть перебуваючи на далекій відстані одна від одної. Якщо дві частинки квантово заплутані, то можна не описувати їх окремо. Знаючи стан однієї частинки, можна дізнатися про стан іншої.

За словами вчених, дві квантово заплутані частинки не мають індивідуальних властивостей, у них є тільки загальні властивості. Це означає, що вимірювання однієї частинки миттєво впливає на стан іншої, незалежно від того, наскільки далеко вони розташовані одна від одної. Автори дослідження кажуть, що вони хотіли з'ясувати, як починається розвиток квантової заплутаності та які процеси відіграють роль у цьому протягом надзвичайно короткого періоду часу.

Експеримент з електроном, що тікає

Фізики вивчили атоми, які зазнали впливу дуже сильного лазера. У результаті один електрон з атома вилітає. Під впливом лазера другий електрон всередині атома переходить на вищий енергетичний рівень і змінює свою орбіту. У такому разі один електрон полетів, але другий залишається, але його рівень енергії невідомий. Отже, два електрони виявляються квантово заплутаними. Якщо вивчити властивості одного електрона, то можна отримати уявлення про властивості іншого електрона, пояснюють фізики. Але вимірювання потрібно проводити тільки двох електронів разом.

Але в електрона, що полетів, немає певного моменту, коли він покинув атом. Це означає, що час, коли електрон покинув атом, невідомий. Можна сказати, що сам електрон не знає, коли він покинув атом. У цьому разі електрон перебуває у квантовій суперпозиції, тобто існує в кількох станах одночасно. Електрон покинув атом як у більш ранній, так і в більш пізній момент часу. У який момент часу це сталося відповісти неможливо. Час, коли електрон залишає атом, пов'язаний з енергетичним станом електрона, що залишився, кажуть фізики.

Швидкість квантової заплутаності

Якщо в електрона, що залишився, вища енергія, то електрон, що полетів, найімовірніше, покинув атом раніше. Якщо електрон, що залишився, перебуває в нижчому енергетичному стані, то другий електрон, найімовірніше, покинув атом пізніше. Як показали розрахунки, пізніше приблизно на 232 аттосекунди. Аттосекунда — це мільярдна частка мільярдної частки секунди. Тобто це настільки швидко, що навіть складно усвідомити такий проміжок часу.

Розуміння розвитку квантової заплутаності має великі наслідки для квантових технологій. Розуміння початку квантової заплутаності може призвести до нових способів управління квантовими системами та підвищення безпеки квантових комунікацій.

Як уже писав Фокус, 52-річні зразки ґрунту розкрили історію зіткнень з Місяцем. Вчені змогли прояснити ситуацію з падінням астероїдів на супутник Землі і те, як вони вплинули на формування його поверхні.

Також Фокус писав про те, що вчені створили пікосекундний лазер з найбільшою потужністю. Такі лазери, як вважають вчені, можна застосувати для розвитку багатьох сучасних технологій.