Хорошо известен мысленный эксперимент с «котом Шредингера», демонстрирующий один из основных принципов квантовой механики: кот может быть жив и мертв одновременно. Физики регулярно создают аналоги «кота Шредингера» из атомов, ионов и других частиц, изучая особенности квантового мира.
Состояние «кота Шредингера» называется состоянием квантовой суперпозиции, и это явление уже используется на практике для проведения высокочувствительных измерений, при создании квантовых коммуникационных и вычислительных систем. К сожалению, состояние суперпозиции очень хрупкое и моментально разрушается при малейшем воздействии на квантовую частицу извне. А нарушения квантового состояния частиц, используемых в качестве битов квантовых вычислительных систем, приводит к возникновению ошибок.
Для того чтобы избежать или уменьшить вероятность ошибок при работе квантовых компьютеров или коммуникационного оборудования, исследователи постоянно стремятся разработать более стабильные устройства, позволяющие дольше сохранять состояние квантовой суперпозиции частицы. Помимо этого ученые пытаются изменить само состояние суперпозиции так, чтобы само оно стало более стабильным.
Исследователи из Объединенного квантового института (Joint Quantum Institute, JQI) разработали новый метод создания состояния суперпозиции единственного иона, пойманного в ловушку. Об этом сообщает интернет-издание DailyTechInfo.
Поначалу обе составляющие состояния суперпозиции находятся и движутся в одном и том же месте — в месте расположения иона. Но серия тщательно рассчитанных сверхкоротких импульсов лазерного излучения вызывает воздействие на оба квантовых состояния обособленных сил, и состояние квантовой суперпозиции одной частицы разделяется на два независимых квантовых состояния, которые под воздействием сил начинают колебаться в противофазе и отдаляться друг от друга. При этом оригинальная квантовая суперпозиция частицы сохраняется неизменной.
Используя такой метод, ученым из JQI удалось раздвинуть два квантовых состояния иона иттербия на расстояние 300 нанометров, что примерно в 12 раз больше, чем удавалось достичь ранее. В результате ученые получили один-единственный ион, квантовое состояние которого распределено по некоторому расстоянию, которое приблизительно в тысячу раз больше размеров самого иона. Такое распределенное состояние суперпозиции весьма чувствительно, и при его помощи можно будет реализовать новые технологии атомной интерферометрии, новые методы квантового шифрования и многое другое.
По информации https://stimul.online/news/kak-razdvoit-kota/
Обозрение "Terra & Comp".
