Време е да заплетем квантово и големия свят

Нов метод, с който може да се въведат в състояние на квантово заплитане не частици, а цели макрообекти, са предложили Роман Шнабел (Roman Schnabel), професор по физика от Института по астрономия на гравитационните вълни към обществото „Макс Планк“ (Германия).

Явлението квантово заплитане, подразбиращо особена връзка между две частици, за първи път е описано още през 30-те години на ХХ век и е представено като парадокс в мисления експеримент на Айнщайн, Подолски и Розен. Оттогава учените са успели да докажат експериментално, че квантовото заплитане на ниво частици наистина работи, но досега никой не е успявал да демонстрира този ефект на сравнително големи обекти.

Хипотезата на Шнабел и екипа му е изложена в сп. Physical Review A. На този етап тя представлява само математическо описание на възможността и учените продължават да работят над нейното експериментално доказателство.

В случай на успех физиците ще въведат в състояние на квантово заплитане две огледала с маса сто грама всяко. Това ще бъде уникален пример как квантово явление въздейства на големи обекти.

Шнабел и сие планират да поставят две огледала на интерферометър на Майкелсън по такъв начин, че от двете страни на двете огледала да попада специално насочена лазерна светлина (за тази цел във всяко огледало ще бъдат пробити отвори). Освен това огледалата трябва да бъдат поставен на интерферометъра така, че да осцилират (колебаят) при попадане на фотони върху тяхната повърхност.

Това ще позволи на импулса да се предава между огледалата и светлината. Колебанията на огледалата след това ще окажат влияние на фазата на отразената светлина, в резултат на което предаденият импулс и светлината в интерферометъра ще се окажат в състояние на квантово заплитане.

В този момент заплитането може да се предаде на огледалата и те ще изпитват този ефект (установяването може да стане по изходящата от системата светлина).

Два лазерни лъча влизат в интерферометъра вляво, преминавайки през огледалата PRM. Двете „заплетени“ огледала са показани в синьо. Всяко огледало има отвор, през който преминава светлината (с пунктирана линия): така тя попада от двете страни на огледалата. Изходите от интерферометъра са показани долу. © Roman Schnabel/Physical Review A

Проверката дали наистина се е появило заплитане може да бъде установена по следния начин според учените: необходимо е да се включи първичен източник на светлина, за да се накара системата да работи за още кратък период от време (няколко милисекунди), преди да се проведе още едно измерване, а след това да се повторят всички действия отново и отново.

Д-р Шнабел и екипът му вече са започнали работа над практическата реализация, но физиците отбелязват, че преди да проведат такъв експеримент, е необходимо да се преодолеят някои практически препятствия. Например необходимо е да се помисли как да се охлади цялата тази система, тъй като квантовите ефекти се проявяват при температури, близки до абсолютната нула.

Освен това е необходимо да се направи така, че външната среда (с нейната топлина) да не оказва никакво влияние върху експеримента.