Физики планируют впервые запутать на квантовом уровне относительно большие и массивные объекты - «Наука и технологии»

Роман Щнабел (Roman Schnabel), профессор из Института гравитационной физики Макса Планка, Германия, и его исследовательская группа планируют в скором времени провести эксперимент, в котором будет предпринята попытка создания явления квантовой запутанности между двумя достаточно большими и массивными объектами. Проведению эксперимента предшествовали достаточно длительные теоретические исследования, а сейчас ученые разрабатывают саму методику проведения эксперимента. В качестве объектов для запутывания будут выступать два зеркала, массой по 100 грамм каждое, и если эксперимент пройдет успешно, то это позволит ученым узнать намного больше о запутанности, чем эксперименты, в которых используются крошечные объекты, с максимальными размерами в несколько микрон.

Квантовая запутанность представляет собой таинственное явление, позволяющее связать между собой два или большее количество объектов при помощи неких сил, которые пока еще не поддаются измерениям существующими научными приборами. Это явление, существование которого было предсказано в 1930-х годах Эйнштейном, Подольским и Розеном, позволяет одному объекту моментально реагировать на изменения другого объекта, невзирая на разделяющее их расстояние.

За последние годы ученые добились значительных успехов в создании явления запутанности, связывающего фотоны света и другие микроскопические объекты, но пока еще никому неизвестно, как это все будет проявляться по отношению к большим объектами, подчиняющимся законам классической, а не квантовой физики.

План эксперимента состоит в использовании двух зеркал, помещенных в устройство, называемое интерферометром Михельсона. В этом устройстве входящий в него свет поочередно падает на обе стороны обоих зеркал. Зеркала будут закреплены таким образом, который позволит им совершать микроскопические колебания, которые будут вызваны импульсом падающего на них света. Амплитуда этих колебаний будет зависеть от значения импульса падающего на зеркала света, а сами колебания послужат причиной сдвига фазы отраженного света. Согласно теории, выдвинутой немецкими учеными, в этом месте возникнет первое явление квантовой запутанности, которое свяжет импульс колебаний зеркала с фотонами отраженного от него света. Запутанный с первым зеркалом свет попадет на поверхность второго зеркала, где произойдет "обмен запутанностью", которая теперь будет связывать оба зеркала. А удостовериться в этом можно будет, измеряя определенные параметры луча выходящего из интерферометра света.

Для того, чтобы произвести такой эксперимент, ученым потребуется некоторое уникальное оборудование, в том числе и источник света. Все это оборудование позволит системе оставаться в запутанном состоянии в течение какого-то короткого времени, в течение которого будут производиться высокоточные измерения. Затем система должна быть деактивирована и запущена снова еще много раз для набора статистических данных, что позволит поднять точность измерений и избежать возникновения случайных ошибок.

Также существует еще целый ряд проблем, которые предстоит преодолеть ученым. Первая проблема заключается в обеспечении равномерного охлаждения зеркал до определенной температуры и для ограждения их от воздействий различных факторов окружающей среды, которые смогут разрушить хрупкую связь этих объектов на квантовом уровне.