Российские физики размножили «котов Шредингера»

Ученые провели исследования, позволяющие нащупать границы между классическим и квантовым мирами

Физики из Российского квантового центра, МФТИ и университета Калгари провели исследования, позволяющие нащупать границы между классическим и квантовым мирами. Об этом говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Photonics.

Ученые разработали методику создания квантовых состояний суперпозиции с параметрами, которые потенциально могут выходить за пределы микромира, что позволит создать новые методики квантовой шифрации данных и квантовых вычислений.

Еще в 1935 году один из создателей квантовой механики Эрвин Шредингер описал мысленный эксперимент, который демонстрировал радикальные различия между привычным нам миром и микроскопическим, подчиняющимся законам квантовой физики. В этом эксперименте в стальной камере был заперт скрытый от наблюдателя кот. Причем, кот находился в суперпозиции двух состояний — он был одновременно и мертвым, и живым. Шредингер показал, как необычно могут выглядеть квантовые эффекты применительно к макроскопическим системам.

Сегодня мысленный эксперимент Шредингера уже не кажется настолько парадоксальным, покольку развитие квантовых технологий позволило создать еще более сложные состояния.

В Российском квантовом центре научились усиливать и размножать квантовые аналоги «котов Шредингера» — состояния суперпозиции фотонов, в которых невозможно определить измерениями, в какой именно точке пространства находится каждый из группы сцепленных фотонов. С точки зрения физики, такие фотоны одновременно находятся в двух точках пространства.

В ходе эксперимента ученые усиливали оптические аналоги «котов Шредингера», складывая две световые волны с противоположными амплитудами на светоделительной пластинке. Это приводило к возникновению запутанного состояния фотонов в выходных каналах светоделителя.

Группа исследователей смогла реализовать «выращивание» состояний, позволяющих получать оптических «котов Шредингера» сколь угодно высокой амплитуды. Ученые смогли получить несколько тысяч таких «котов», увеличив среднее число фотонов с 1,3 до 3,4.

«Новых «котов» можно опять соединять на светоделителе и получать еще большую энергию. В итоге, раздвигая границы квантового мира, можно выяснить, есть ли у него предел», — рассказал первый автор исследования Демид Сычев.

Создание макроскопических «котов Шредингера» имеет значение не только для развития фундаментальной науки. Результаты исследования могут быть использованы в квантовых технологиях