ТАСС, 6 мая. Ученые впервые связали на квантовом уровне два миниатюрных барабана-резонатора, которые можно достаточно легко увидеть и "пощупать" при помощи пинцета и микроскопа. Об этом в четверг сообщила пресс-служба Национального института стандартов и технологий США (NIST) со ссылкой на статью в журнале Science.
"Если смотреть на каждый барабан в отдельности, то вам покажется, что оба резонатора просто нагреты до высоких температур. Если же наблюдать за ними вместе, то можно заметить, что колебания их мембран и изменения в положении были синхронизированы таким образом, что это можно было объяснить только тем, что оба объекта были запутаны друг с другом на квантовом уровне", - заявил научный сотрудник NIST Джон Тойфель, чьи слова приводит пресс-служба института.
Сегодня ученые считают, что два яблока и прочие видимые объекты не могут быть объединены незримыми квантовыми связями по той причине, что они разрушаются в результате так называемой декогеренции. Подобным образом исследователи называют последствия случайных взаимодействий объектов, "запутанных" на квантовом уровне, с атомами, молекулами, прочими скоплениями материи и силами окружающей среды.
В соответствии с этой логикой, чем крупнее объект, тем больше и чаще он контактирует с окружающей средой и тем быстрее распадаются квантовые связи, соединяющие его с другими частицами и телами. Это соображение породило дискуссии о том, где начинается и кончается квантовая механика, влияет ли она на поведение крупных объектов в целом и можно ли нащупать границу между квантовым микромиром и обыденным макромиром.
Тойфель и его коллеги значительно сдвинули положение этой границы, впервые запутав между собой два вполне видимых и осязаемых объекта - барабана-резонатора, которые можно легко рассмотреть при помощи обычного оптического микроскопа. По меркам квантового мира, они обладают гигантскими размерами - их длина и ширина составляет несколько десятков микрон, а толщина - несколько сотен нанометров.
Стук квантовых барабанов
Идея провести эксперимент по запутыванию подобных микро-барабанов появилась у физиков около 10 лет назад, когда они разработали технологию охлаждения этих резонаторов до сверхмалых температур при помощи импульсов микроволнового излучения. Подобная процедура значительно снижает вероятность случайных взаимодействий барабанов с окружающими атомами и другими квантовыми объектами, что заметно уменьшает вероятность декогеренции.
Последующие 10 лет ученые потратили на разработку методики, которая позволила им соединить барабаны друг с другом внутри охлаждающего устройства и запутать их на квантовом уровне. Для этого, как обнаружили физики, необходимо поменять свойства охлаждающих импульсов микроволн таким образом, чтобы они заставили каждый барабан колебаться с разной скоростью, а затем обработать их другим набором сигналов на промежуточной частоте.
Действуя методом проб и ошибок, физики в конечном итоге подобрали такую длину микроволновых импульсов, взаимодействия с которыми запутывали оба резонатора на квантовом уровне, несмотря на то, что каждый из них состоял из более триллиона отдельных атомов.
Как отмечает Тойфель, его команда провела свыше 10 тыс. повторных проверок этого эксперимента для подтверждения того, что незримая квантовая связь между барабанами действительно существует. Эти замеры подтвердили, что синхронизацию и некоторые необычные особенности в поведении барабанов можно было объяснить только тем, что они были связаны друг с другом на квантовом уровне.
Подобные устройства, по словам физиков, уже сейчас можно использовать для улучшения работы различных сверхчувствительных датчиков и измерительных приборов, используя запутанные объекты для повышения точности замеров. Кроме того, квантовые барабаны могут служить своеобразным долговременным хранилищем информации для квантовых компьютеров и обменных узлов квантовых сетей, подытожили Тойфель и его коллеги.