Явления квантового мира, кажущиеся причудливыми и невозможными с точки зрения классической физики, постепенно находят все больше и больше областей применения в современных технологиях. Возьмем, к примеру, квантовую запутанность, невидимую и неощутимую связь между частицами, действующую на любом расстоянии. Это явление уже используется в квантовых компьютерах, позволяя им выполнять большое количество вычислений параллельно, и для того, чтобы можно было использовать квантовые компьютеры с реальной пользой, требуется возможность получения больших количеств запутанных частиц, выступающих в роли квантовых битов, кубитов.

"Фотоны, частицы света, как нельзя лучше подходят для этих целей из-за того, что они стабильны сами по себе и ими легко управлять" - пишут исследователи из Института квантовой оптики Макса Планка (Max Planck Institute of Quantum Optics, MPQ), - "И нам удалось разработать новый и полностью контролируемый способ генерации цепочек запутанных фотонов, имеющих, теоретически, любую длину. Но использованное нами оборудование позволяет сейчас генерировать и контролировать только 14 запутанных фотонов одновременно"



Ключевым моментом генератора цепочек запутанных фотонов является единственный атом рубидия, размещенный в центе оптической полости, своего рода оптического резонатора. При помощи света одного лазера атом переводится в возбужденное энергетическое состояние, а дополнительный лазерный импульс, синхронизированный с вращением атома, заставляет атом излучить фотон света. При этом, фотон движется в строго заданном направлении, излучается в строго заданный момент времени и является запутанным с квантовым состоянием атома.

Используя последовательность лазерных импульсов, ученые добились стабильной генерации цепочек из 14 фотонов, которые были запутаны на квантовом уровне с атомом и между собой. "Согласно имеющимся на нынешний момент данным, 14 запутанных частиц света - это наибольшее количество, которые было произведено в лабораторных условиях в настоящее время" - пишут исследователи.



Однако, проведенные эксперименты показали, что эффективность данного метода генерации составляет 50 процентов, лишь только каждый второй управляющий лазерный импульс приводит к излучению запутанного фотона. Это, конечно, намного выше эффективности способа генерации запутанных фотонов при помощи расщепителей на основе кристаллов с нелинейными свойствами, по такой эффективности все еще недостаточно для реализации сложных квантовых вычислений и практического применения данного метода.

Проблема 50-процентной эффективности может быть решена, по мнению ученых, самым простым способом - размещением в оптической резонансной полости второго атома рубидия и дальнейшей синхронизации квантовых состояний обоих атомов, что приведет к их запутыванию. "Мы уже работаем над данной задачей" - пишут исследователи, - "И мы не сомневаемся в успехе ее решения в самое ближайшее время".



Ключевые слова:
Фотон, Генерация, Запутанность, Атом, Рубидий, Свет, Лазер, Импульс

Первоисточник

Другие новости по теме:

Ученым удалось запутать два фотона света в 103 квантовых измерениях

Ученые разработали новый метод, позволяющий контролировать квантовую запутанность

Расширяя теорию Эйнштейна исследователи демонстрируют новый вид квантовой запутанности

Ученым удалось получить изображения пар фотонов, запутанных на квантовом уровне

Физики создали квантовый регистр рекордной длины в 14 кубитов.

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.