Квант преследуемый бриллиантами

Не только атомы и легкие частицы подвержены квантовому физическому воздействию на расстоянии. Алмазы миллиметрового размера также могут демонстрировать строго согласованное поведение, которое невозможно объяснить с помощью классической физики.

Явление запутывания, которое Эйнштейн когда-то назвал «жутким действием на расстоянии», очевидно, сводится не только к объектам квантового мира, таким как фотоны, электроны или атомы. Кристаллы алмаза, которые можно увидеть даже невооруженным глазом, также могут координировать свое поведение настолько близко друг к другу, насколько позволяет только квантовая физика. Это то, что обнаружили исследователи под руководством Яна Уолмсли из Оксфордского университета, когда они возбудили коллективные колебания решетки в двух кристаллах алмаза диаметром три миллиметра, а затем оптически соединили их друг с другом. Два переплетенных драгоценных камня вели себя как единая система. Колебательное состояние одного кристалла определяет состояние другого кристалла и наоборот, хотя оба являются алмазами. в шести дюймах друг от друга и не в непосредственном контакте друг с другом.

Указывает на привидение

В результате возбуждения два кристалла, в свою очередь, испускали световые частицы, длина волны которых была немного больше, чем у падающих лазерных импульсов. Фотоны собирались вместе с помощью светоделителя и накладывались друг на друга до того, как они были зарегистрированы фотодетектором. Как сообщают исследователи в журнале «Science» (т. 334, стр. 1253), невозможно определить, из какого алмаза исходят фотоны. Для Уолмсли и его коллег это явное указание на то, что два алмаза находились в запутанном состоянии и, несмотря на большое расстояние между ними, вели себя как единая квантовая система.

Тест с фотонами образца

Однако запутывание длилось всего семь пикосекунд и поэтому было крайне недолговечным. Основной причиной этого было движение тепла в кристаллической решетке, которое быстро разрушило дальнодействующий эффект. Чтобы получить информацию о том, насколько сильно два возбужденных кристалла коррелировали друг с другом, исследователи излучали дополнительные лазерные импульсы в течение семи пикосекунд, которые взаимодействовали с колебаниями возбужденного кристалла, уменьшая их длины волн или увеличивая их энергию. Фотоны, которые были созданы в результате этого процесса рассеяния, затем накладывались и детектировались. Сигнал предоставил исследователям информацию о степени запутывания, которая достигла максимального значения 99 процентов.

Открытие макрокосма

Результаты тем более поразительны, что эксперимент проводился при комнатной температуре, а алмазы находились довольно далеко друг от друга. Исследователи из Уолмси надеются, что смогут значительно продлить сцепление алмазов с помощью охлаждения. Затем с помощью быстрой последовательности коротких лазерных импульсов можно выполнять логические операции с алмазами, что необходимо для обработки квантовой информации. После сверхпроводящих проводниковых петель и микромеханических осцилляторов была разработана еще одна макроскопическая система в виде алмазов, на которых можно наблюдать квантово-механическое воздействие на расстоянии.