Нам, живущим в макроскопическом мире, многое, происходящее в микроскопическом мире, где царят законы квантовой механики, кажется странным и бессмысленным. Взять, к примеру, квантовую запутанность, явление, при котором два объекта могут быть связаны друг с другом так, что изменение состояния одного объекта моментально отражается изменением состояния второго объекта, невзирая на разделяющее их расстояние, которое может быть сколь угодно большим. Это, как показывают эксперименты, возможно на уровне фотонов, атомов и даже отдельных молекул, но недавно ученым из университета Аальто, Финляндия, удалось перенести квантовую запутанность на уровень большего масштаба, уровень, который уже начинает пересекаться с миром, в котором мы живем.
Вибрирующие мембраны резонаторов размером 15 микрон
© Aalto University / Petja Hyttinen & Olli Hanhirova, ARKH Architects
Несмотря на то, что квантовая запутанность происходит в соответствии с законами и вычислениями, произведенными в свое время Альбертом Эйнштейном, он сам охарактеризовал это явление, как «призрачное действие на расстоянии». Спустя приблизительно 80 лет после теоретического обоснования это явление было воспроизведено экспериментальным путем. И сейчас квантовая запутанность является ключевым моментом ряда новых технологий, таких, как квантовые вычисления, квантовое шифрование и квантовые коммуникации.
Тем не менее, до последнего времени квантовая запутанность продолжала быть ограниченной лишь микроскопическим уровнем. Однако, как упоминалось выше, группе ученых, наконец, удалось запутать на квантовом уровне объекты, которые обладатели очень острого зрения уже смогут разглядеть невооруженным глазом. Это достижение является большим шагом к практической реализации некоторых квантовых технологий, и что является более интересным, это то, что ученым удалось добиться сохранения состояния квантовой запутанности на протяжении 30 минут, гораздо больше, чем те доли секунды, на которые удавалось получить квантовую запутанность ранее.
Запутанные макрообъекты представляют собой вибрирующие мембраны резонаторов, изготовленных из металлического алюминия и установленных на кремниевом чипе. Диаметр одного резонатора близок к толщине человеческого волоса, тем не менее, это — самые большие объекты, которые удавалось запутать на квантовом уровне. Отметим, что в предыдущих экспериментах по созданию макро-квантовой запутанности, ученые использовали объекты, состоящие из электронов и ядер атомов, которые формировали объекты с размерами, сопоставимыми с размерами клетки-эритроцита.
Во время экспериментов мембраны резонаторов были охлаждены до температуры -273 градуса Цельсия для уменьшения влияния на них теплового движения собственных атомов. После этого две мембраны были запутаны при помощи квантов микроволнового излучения.
«Кроме этого, вибрирующие объекты были частью микроволновой схемы, которая позволяет управлять их состоянием при помощи электромагнитного излучения соответствующего диапазона» — рассказывает профессор Мика Силланпаа (Mika Sillanpaa), ведущий исследователь, — «Специальные электромагнитные поля, циркулирующие в этой схеме, удаляют из нее любые тепловые помехи, оставляя только колебания квантово-механической природы».
Данное достижение, со слов исследователей, открывает массу новых возможностей для более точных манипуляций со свойствами макро-объектов, которые, в свою очередь, могут быть использованы в качестве активных компонентов различных датчиков, квантовых передатчиков, маршрутизаторов и т.п. А в ближайшем будущем исследователи планируют использовать технологию квантовой телепортации информации, закодированной в виде колебаний мембран резонаторов, которые будут запутаны на квантовом уровне.
Статья опубликована в журнале Nature
Источник: dailytechinfo.org
