Версия для слабовидящих
Ученые «запутали» двух котов Шредингера между собой Печать Email
Новости об инновациях
30.05.2016

Физики из США и Франции реализовали на практике состояние «запутанных» «котов Шредингера», объединив между собой два обычных. Ученые считают, что их устройство может стать основой для построения нового типа квантовых компьютеров. Работа опубликована в журнале Science.

Мысленный эксперимент с котом, придуманный Эрвином Шредингером, уже давно стал объектом многочисленных экспериментов по исследованию квантовой суперпозиции. Был введен даже специальный термин — «состояния кота Шредингера». Ими, в частности, называют суперпозицию когерентных состояний одномодового квантового гармонического осциллятора. Такая система на практике представляет собой, например, фотон, «запертый» в оптическом резонаторе.Эксперименты проводились как для фотонов оптического диапазона энергий, так и микроволнового, причем их число могло достигать ста.

Внешний вид устройства: желтым указан резонатор-считыватель и искусственный атом, фиолетовым – резонатор Алиса, оранжевым – резонатор Боб. Изображение: Chen Wang et al. / Science, 2016

Подобные квантовые системы могут найти применение в квантовой информатике и стать основой для построения квантовых компьютеров.Одним из препятствий для этого в настоящее время является масштабируемость —чтобы построить достаточно сложную вычислительную систему, нужно каким-то образом увеличить число ее элементов, сохраняя при этом связность между ними(или когерентность).

Существует два основных способа, как на основании «состояний кота Шредингера» реализовать сложные вычислительные системы. В первом из них ученые увеличивают число мод (волн с определенной длиной волны) в резонаторе, во втором — число фотонов одной энергии.

В новой работе авторы объединили оба подхода и создали систему из двух оптических резонаторов с разными модами (ученые назвали их Алиса и Боб), каждый из которых «отсеивает»фотоны с определенной длиной волны, и «запутали» фотоны из обоих резонаторов между собой. Авторы говорят, что такого нового «кота» можно представить как двух обычных, но «запутанных» между собой. Объединяет состояния в резонаторах искусственный атом — сверхпроводящее устройство с джозефсоновским контактом. Такой объект имеет уровневую энергетическую структуру, как в обычных атомах, за что ему и было дано такое название.

Схематическое изображение устройства в объеме (А) и в проекции (B), на котором указаны объемные резонаторы Алиса и Боб, искусственный атом и резонатор-считыватель. Изображение: Chen Wang et al. / Science, 2016

Ученые использовали три возможных перехода с уровня на уровень в искусственном атоме, чтобы связать между собой резонаторы Алиса, Боба считыватель, который также представляет собой оптический резонатор. Чтобы доказать «запутанность» фотонов в резонаторах, ученые измеряли четность количества фотонов в каждом из резонаторов. Согласно теории, если «запутанность» сохраняется, то суммарная четность числа фотонов в двух резонаторах должна сохраняться, в то время как в каждом по отдельности она может принимать любые значения. Авторам удалось доказать, что в их устройстве действительно реализуется такое поведение. По мнению ученых, архитектура устройства может найти применение в квантовой информатике и создании многокубитных систем.

«Кот Шредингера» — мысленный эксперимент, придуманный Эрвином Шредингером для того, чтобы показать неполноту квантовой механики по отношению к макрообъектам. Суть эксперимента заключается в следующем: в запечатанную капсулу помещают кота и счетчик Гейгера. В счетчике находится небольшое количество радиоактивного вещества и устройство, разбивающее ампулу с синильной кислотой, если счетчик сработает. Значит, если счетчик срабатывает, кот умирает. Но пока никто не заглянул в камеру (в терминах квантовой механики — произвел «измерение») остается неизвестным, распался ли за это время какой-нибудь атом, то есть жив ли кот или мертв.

С точки зрения квантовой механики он находился в суперпозиции этих двух состояний. Но макроскопическое существо не может быть одновременно живым и мертвым. И в то же время жизнь кота напрямую связана с распадом атома, который является квантовым объектом и до наблюдения должен находиться в суперпозиции обоих состояний. Эти рассуждения позволяет показать, насколько сложно поставить эксперимент, который бы разделил две точки зрения — находится ли объект до измерения в суперпозиции состояний или в каком-то конкретном.

Автор: Екатерина Митрофанова

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2016/uchenye-zaputali-dvukh-kotov-shredingera-mezhdu-soboi

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта