В течение десятилетий запутанность была отличительной чертой квантовой странности, призрачной связи между частицами, которые Эйнштейн, как известно, называл «жутким действием на расстоянии». Это лежит в основе квантовых вычислений, шифрования и нашего глубокого понимания вселенной.
Однако недавно исследователи в Китае сняли что -то, что звучит почти невозможно. Они прошли один из самых сложных испытаний в квантовой физике, тесте колокола, без использования запутанных частиц.
Результатом является то, как ученые думают о не локальности, таинственном свойстве, которое позволяет частицам влиять друг на друга, независимо от того, насколько они друг от друга. Всегда считалось, что запутанность была ключевым ингредиентом таких нелокальных эффектов. Тем не менее, новое исследование предполагает, что нелокальность может возникнуть даже без запутывания.
«Наша новая работа может обеспечить новую перспективу для понимания людей нелокальных корреляций». сказал Сяо-Сонг Ма, один из авторов исследования и профессор в Университете Нанкин.
Как запутывать без запутывания
Основа этого прорыва заключается в 60-летней идее. В 1964 году физик Джон Белл разработал тест, теперь известный как тест колокола, чтобы проверить, следует ли природа правила квантовой механики или подчиняется более традиционным местным теориям, где отдаленные объекты не могут мгновенно влиять друг на друга.
Все сильные нарушения неравенства Белла до сих пор полагались на запутанные частицы. Это связано с тем, что запутанность считалась единственным способом создания нелокальных корреляций, необходимых для преодоления теста Белла. Однако в этом новом исследовании ученые создали установку, которая, казалось, бросала вызов этому правилу. Вместо использования запутанных частиц они создали фотоны, используя четыре специальных кристалла.
При освещении лазерами каждый кристалл испускал пару фотонов с измеримыми свойствами, такими как поляризация (направление, которое колеблется световая волна) и фазой (как его волна шевеляется в пространстве и времени).
Затем фотоны проходили через тщательно разработанный лабиринт оптических устройств, кристаллов, линз и расщепления луча, прежде чем добраться до двух отдельных детекторов, помеченных Алисой и Бобом. Обычно в тесте колокола Алиса и Боб каждый измеряет половину запутанной пары.
Что интересно здесь, так это то, что эксперимент был построен таким образом, который явно избегал создания запутывания. Исследователи даже включили дополнительные компоненты, чтобы блокировать любое случайное запутанность между такими свойствами, как частота или скорость.
Тем не менее, когда они хрустят числа, используя неравенство Белла, фотоны, казалось, разговаривали друг с другом нелокальным образом, как и запутанные, но как это было даже возможно?
Ответ может лежать в менее известном квантовом свойстве, называемом неотличимостью по идентичности пути. «Мы сообщаем о нарушении неравенства колокола, которое не может быть описано квантовой запутанностью в системе, но возникает из -за квантовой неразличимости по идентичности пути», – отмечают авторы исследования.
Благодаря этому свойству стало невозможно сказать, какой фотон исходил из какого кристалла, и пути, пройденные фотонами, перекрывались и идеально смешались. Частицы стали принципиально нечеткими и привели к нелокальным корреляциям, которые обычно обеспечивают запутанность.
Значение неразличимости
Эксперимент повышает захватывающие, но противоречивые возможности. Если в некоторых случаях неразличимость может имитировать или даже заменить запутанность, она может открыть новые маршруты для создания квантовых устройств, особенно тех, которые проще для инженера.
Однако есть также важные предостережения. Некоторые физики отмечают, что команда использовала метод, называемый пост-выбором, где подсчитываются только определенные события обнаружения фотонов. Они утверждают, что это может искусственно повысить внешний вид квантовых корреляций.
Более того, также возможно, что все еще может быть запутанность, только между фотонами, а на уровне квантовых полей, которые их создают.
Авторы исследования признают эти проблемы и уже работают над улучшениями. Они стремятся устранить пост-выбор, увеличивая количество фотонов, которые могут производить их кристаллы. В случае успеха это может отметить основную веху в квантовых фондах.
А изучать опубликовано в журнале Наука достиженияПолем
2025-08-02 16:19:00
1754152746
#Фотоны #проходят #знаменитый #тест #на #колокол #но #без #запутывания #показывают #исследование
По теме
