Исследователи из Еврейского университета в Иерусалиме (Hebrew University of Jerusalem) преуспели в том, чтобы связать явлением квантовой запутанности фотоны, которые существовали в различные моменты времени, абсолютно не пересекавшиеся друг с другом. В работе, опубликованной в журнале Physical Review Letters, ученые объясняют, что проведенный ими эксперимент подтверждает нематериальную природу явления квантовой запутанности, которая была описана в прошлом году учеными из университета Эрлангена-Нюрнберга (University of Erlangen- Nuremberg).

Идея запутывания фотонов, никогда не пересекавшихся во времени, выглядит крайне парадоксально и невозможно. Но команда германских физиков во главе с Йоахимом фон Цантиром (Joachim von Zanthier) в прошлом году теоретически обосновала возможность создания такого вида квантовой запутанности, а теперь команда из Израиля, во главе с Хагаем Айзенбергом (Hagai Eisenberg), доказала на практике возможность создания этого явления.

Напомним, что квантовая запутанность - это особое состояние двух квантовых частиц, когда воздействие, оказываемое на одну из частиц, оказывает влияние и на вторую частицу, независимо от разделяющего их расстояния, каким большим бы оно ни было. Все исследования и опыты, проводимые в предыдущие времена, подразумевали то, что запутанные на квантовом уровне частицы всегда должны существовать в один и тот же момент времени. А эксперимент, проведенный израильскими учеными, доказывает, что действие явления квантовой запутанности простирается не только через расстояние, но и через время тоже. Это, в свою очередь, демонстрирует то, что квантовые явления и события не всегда происходят в нашем мире или на нашем уровне восприятия.

Проводя свои эксперименты, ученые использовали свет лазера для того, чтобы совершенно традиционным способом получить пару запутанных фотонов Р1 и Р2. После этого они измерили поляризацию фотона Р1, что сопровождалось одновременным созданием еще одной пары запутанных фотонов, Р3 и Р4. Измеряя поляризацию фотонов Р2 и Р3, ученые запутали пару Р3 и Р4 с фотоном Р2, который ранее был запутан с фотоном Р1, "погибшим" во время измерения его поляризации еще до "рождения" фотона Р4. Не вдаваясь в подробности и математические дебри процесса, можно сказать, что измерения характеристик фотона Р4 продемонстрировали то, что он остался запутанным на квантовом уровне с фотоном Р2 и с фотоном Р1, существовавшим некоторое время назад.

На приведенном выше рисунке представлена вся последовательность проведения опыта по получению запутанных фотонов, существовавших в разные моменты времени. Точка I - это момент рождения и создания запутанной пары Р1 и Р2, точка II - момент измерения поляризации фотона Р1 и его "смерть", точка III - момент рождения и создания запутанной пары Р3 и Р4, точка IV - момент запутывания фотонов Р2 и Р3, точка V - измерение поляризации фотона Р4.

Исследователи полагают, что сложность эксперимента и восприятия его результатов служат доказательством того, что квантовая запутанность не является явлением физического плана, по крайней мере, не материальным. Но это никак не будет мешать использовать обнаруженное явление временного квантового запутывания частиц в своих целях. Это может быть использовано для создания весьма экзотических квантовых систем, таких, как квантовые криптографические системы, в которых ключ шифрования никогда не передается физически от одной точки к другой, или квантовые компьютеры, способные передавать назад в прошлое или вперед в будущее, пусть и на весьма короткий промежуток времени, результаты выполненных вычислений.