Материалы портала «Научная Россия»

Ученые создали сверхточную «квантовую линейку»

Ученые создали сверхточную «квантовую линейку»
Метод, использующий состояние квантовой запутанности, позволяет измерять расстояние в сотни километров с точностью до миллиардных долей метра.

Физики из Российского квантового центра, МФТИ, ФИАН и их французские коллеги из парижского Института оптики разработали метод, позволяющий за счет создания особого состояния квантовой запутанности получить сверхточную линейку, способную измерять расстояние в сотни километров с точностью до миллиардных долей метра. Результаты исследований опубликованы в журнале Nature Communications.

Предметом исследований стали так называемые N00N-состояния фотонов, в которых возникает суперпозиция пространственных положений не одного фотона, а сразу множества. То есть многофотонный лазерный импульс одновременно находится в двух точках пространства.

«Есть такое явление — обмен запутанностями. Допустим, у Алисы и Боба (так в физике называют участников обмена квантовыми объектами) есть по запутанному состоянию. Тогда если я возьму одну часть запутанного состояния от Алисы, вторую от Боба, и проведу над ними совместное измерение, то оставшиеся части состояний Алисы и Боба тоже станут запутанными, хотя до этого никогда не взаимодействовали», — объясняет один из авторов исследования Александр Львовский.

В эксперименте, участники обмена создают два запутанных состояния и посылают одну из частей в среду с потерями, которую моделировало затемненное стекло. Третий наблюдатель, посередине между двумя участниками обмена, проводит совместное измерение на этих частях. В результате происходит обмен запутанностями: оставшиеся части состояний оказываются в состоянии N00N. Поскольку эти части потерь не испытали, они выказывают свои квантовые свойства в полной мере.

По словам ведущего автора статьи, научного сотрудника РКЦ и аспиранта МФТИ Александра Уланова, уровень потерь в стекле соответствовал толще атмосферы примерно в 50 километров, а в целом метод позволяет обеспечить сверхточные измерения дистанций в сотни километров, что вполне удовлетворяет современным требованиям — плечо интерферометра LIGO, например, имеет длину около 4 километров.

n00n-состояния фотонов квантовая запутанность сверхточная линейка

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий