В знаменательной статье 1935 года Альберт Эйнштейн, Борис Подольский и Натан Розен опубликовали то, что стало первым в мире взглядом на один из действительно странных аспектов квантового мира: то, что физики теперь называют квант запутанность, явление, которое, казалось, предполагало недостающие части в нашей более широкой картине реальности.
Основная проблема заключалась в наблюдении, что квантовое состояние любой частицы в группе, взаимодействующей друг с другом, не может быть описано независимо от состояния других частиц. Возможно, наиболее любопытно то, что таинственная запутанная природа этих взаимодействий, казалось, сохранялась даже тогда, когда частицы были разделены на большие расстояния — явление, которое Эйнштейн назвал «призрачным действием на расстоянии».
«Таким образом, можно прийти к заключению, — говорят физики. писал в то время«что описание реальности, данное волновой функцией, не является полным».
Запутанность представляет собой один из основных компонентов квантовая механика чего нет в классической механике. Хотя он остается загадочным, исследования, связанные с ним, иногда приводили к уникальному пониманию природы квантового мира.
Так было недавно с группой исследователей из Университета Пердью, которые говорят, что им удалось создать новый источник света, создаваемый запутанными фотографиями, который может помочь в измерении сверхбыстрых событий. Метод, разработанный исследователями, основан на генерации запутанных фотонов на длинах волн без естественного источника, которые попадают в крайние ультрафиолетовые части спектра.
В своей статье, недавно опубликованной в Исследование физического обзора, команда предложила генерировать пары квантово-запутанных фотонов в режиме экстремального ультрафиолета при измерениях в аттосекунду, то есть 1 × 10–18 секунды.
По словам соавтора исследования доктора Ниранджана Шиварама, доцента кафедры физики и астрономии Института квантовой науки и техники Пердью, запутанные фотоны, которые изучала команда, «гарантированно прибудут в заданное место в течение очень короткого промежутка времени в аттосекунды». , если они проходят одинаковое расстояние».
По словам Шиварама, корреляции времени прибытия, наблюдаемые при новом образовании этих световых частиц, позволяют им помочь в измерении сверхбыстрых событий.
«Одним из важных приложений является аттосекундная метрология», — Шиварам. говорится в заявлениичто позволяет исследователям «расширить границы измерения явлений в кратчайшем временном масштабе».
«Этот источник запутанных фотонов можно также использовать в квантовой визуализации и спектроскопии, — добавляет Шиварам, — где было показано, что запутанные фотоны улучшают способность получать информацию, но теперь в XUV и даже в рентгеновском диапазоне длин волн».
Авторы исследования отмечают, что понимание электронов и их роли в поведении атомов является фундаментальным с точки зрения понимания времени таких событий. Электроны движутся в масштабах времени, которые составляют аттосекунду, как с фотонами в их исследовании, и фемтосекунду (одна квадриллионная секунды). Чтобы понять электроны, физики должны уметь измерять их движение в такие поразительно короткие промежутки времени.
В конечном счете, исследования, которые проводит команда Шиварама в Purdue, имеют широкий спектр применений, включая разработку способов управления электронами для проведения химических реакций, а также производство новых уникальных материалов и даже новых инновационных нанотехнологий.
«Возможностей для открытий много», — сказал Шиварам, добавив, что такие исследования могут даже сыграть роль в изучении зептосекундных явлений — событий в масштабах времени всего одна тысячная аттосекунды — которые в настоящее время невозможно исследовать, потому что не существует лазеров. которые способны создавать импульсы такой непостижимо малой длительности.
«Наш уникальный подход, заключающийся в использовании запутанных фотонов вместо фотонов в лазерных импульсах, может позволить нам достичь зептосекундного режима», — говорит Шиварам, отмечая, что он потребует разработок, которые, возможно, в ближайшие полвека позволят таким измерениям, наконец, стать реальностью.
Статья группы «Аттосекундные запутанные фотоны от двухфотонного распада метастабильных атомов: источник для аттосекундных экспериментов и не только», написанная Именгом Ваном, Сиддхантом Панди, Крисом Х. Грином и Ниранджаном Шиварамом, была опубликована в Исследование физического обзора а также можно читать онлайн.
Мика Хэнкс — главный редактор и соучредитель The Debrief. Следите за его работами на micahhanks.com и в Твиттере: @МикаХэнкс.
