Вперше у світі вчені отримали фактичну фотографію квантової заплутаності - феномен, настільки дивний, що Ейнштейн, як відомо, назвав його «моторошною дією на відстані». Зображення зняли фізики з Університету Глазго в Шотландії.
Воно може здатися досить звичайним, але просто зупиніться і подумайте про це на секунду: це нечітке сіре зображення - це перший раз, коли ми бачимо взаємодію частинок, яка лежить в основі квантової механіки і формує основу квантових обчислень.
Квантова заплутаність виникає, коли дві частинки стають нерозривно пов'язаними, і те, що відбувається з однією, негайно впливає на іншу, незалежно від того, наскільки далеко вони знаходяться один від одного. Звідси і назва «моторошна дія на відстані».
Ця конкретна фотографія показує заплутаність між двома фотонами - двома частинками світла. Вони взаємодіють і на короткий час діляться своїм фізичними станами. Поль-Антуан Моро, автор статті, в якій було представлено зображення, сказав, що зображення було «елегантною демонстрацією фундаментальної властивості природи».
Щоб отримати неймовірну фотографію, фізики створили систему, яка випускала потоки заплутаних фотонів на те, що вони описали як «нетрадиційні об'єкти». Експеримент фактично включав захоплення чотирьох зображень фотонів при чотирьох різних фазових переходах. Ви можете побачити повне зображення нижче:
Те, що ви бачите тут, являє собою сукупність декількох зображень фотонів, що проходять через серію чотирьох фазових переходів. По суті, фізики розщеплюють заплутані фотони і пропускають один промінь через рідкокристалічний матеріал, відомий як борат лід-барію, викликаючи чотири фазових переходи.
Водночас вони зробили знімки заплутаної пари, що проходить через одні й ті ж фазові переходи, навіть якщо вона не пройшла через рідкий кристал.
Ви можете бачити встановлення нижче, заплутаний пучок фотонів йде знизу ліворуч, половина заплутаної пари розщеплюється вліво і проходить через чотири фазових фільтри. Інші, які йдуть прямо, не пройшли через фільтри, але зазнали тих самих змін фази.
Камера була в змозі захопити їх зображення одночасно, показуючи, що вони обидва змістилися однаково, незважаючи на те, що були розділені. Іншими словами, вони були заплутані.
У той час як Ейнштейн визначив знамениту квантову заплутаність, фізик Джон Стюарт Белл допоміг визначити квантову заплутаність і створив тест, відомий як «нерівність Белла». По суті, якщо ви можете порушити нерівність Белла, ви можете підтвердити справжню квантову заплутаність.
«Тут ми повідомляємо про експеримент, що демонструє порушення нерівності Белла на спостережуваних зображеннях», - пишуть вчені в журналі Science Advances.
«Цей результат відкриває шлях до нових схем квантової візуалізації і пропонує багатообіцяючі схеми квантової інформації, засновані на просторових змінних».
Дослідження було опубліковано в журналі Science Advances.