Китайские ученые из Шанхайского университета Цзяо Тун и Национальной лаборатории Хэфэй провели революционный эксперимент, подтверждающий возможность нелокального изменения энергии между запутанными частицами. Исследование, опубликованное в престижном журнале Physical Review Letters, расширяет наше понимание квантовой нелокальности и открывает новые горизонты в квантовой физике.
Команда под руководством Сянь-Минь Цзиня и доктора Цзянь-Пэн Доу проверила теоретическое предположение о том, что энергия запутанных частиц может изменяться посредством нелокальной корреляции. Квантовая запутанность — феномен, при котором частицы сохраняют коррелированные состояния независимо от расстояния между ними. Когда частицы находятся в состоянии спиновой запутанности, спин одной частицы может влиять на свою запутанную пару, что теоретически позволяет изменять энергию второй частицы через нелокальную корреляцию без нарушения принципа запрета сверхсветовой передачи информации.
Данное явление ранее упоминалось в теории де Бройля-Бома, но до сих пор не было формально названо или экспериментально проверено. Для проведения эксперимента ученые использовали две квантовые памяти — устройства, способные генерировать, хранить, зондировать и извлекать квантовые состояния. Они создали интерферометр Маха-Цендера — оптическое устройство для измерения квантовой интерференции.
В качестве первой частицы исследователи использовали стоксовский фотон (S1), а в качестве второй — атомное возбуждение. Обе частицы происходили из одного процесса спонтанного рамановского рассеяния, что создавало естественную квантовую корреляцию между ними. Положение атомного возбуждения определялось двумя методами: с помощью сильного измерения (операция считывания на квантовых памятях) и слабого зондирующего метода (однофотонное рамановское рассеяние).
Ученые предсказали распределение бомовских траекторий стоксовского фотона и измерили изменения в положении атомного возбуждения вместе с соответствующими условными вероятностями. Результаты эксперимента оказались полностью согласованными с предсказаниями нелокальной теории.
Исследование убедительно продемонстрировало, что энергия, переносимая одной запутанной частицей, может изменяться под нелокальным влиянием другой частицы. Важно отметить, что авторы подчеркивают термин «изменение» вместо «передача» — речь идет не о сверхсветовой передаче энергии, а о нелокальной модификации, вызванной квантовыми корреляциями.
Полученные результаты открывают широкие перспективы для будущих исследований нелокальных энергетических изменений между спин-запутанными частицами. Квантовая память демонстрирует значительный потенциал для проверки фундаментальных проблем квантовой механики. Это может привести к новым исследованиям квантовой нелокальности, отложенного выбора, пустых волн, колебаний со скоростью света и согласованности между квантовой механикой и принципами теории относительности.
Эксперимент китайских ученых представляет собой значительный шаг вперед в понимании фундаментальных аспектов квантовой физики и может стать основой для разработки новых квантовых технологий в будущем.
Изображение носит иллюстративный характер
Команда под руководством Сянь-Минь Цзиня и доктора Цзянь-Пэн Доу проверила теоретическое предположение о том, что энергия запутанных частиц может изменяться посредством нелокальной корреляции. Квантовая запутанность — феномен, при котором частицы сохраняют коррелированные состояния независимо от расстояния между ними. Когда частицы находятся в состоянии спиновой запутанности, спин одной частицы может влиять на свою запутанную пару, что теоретически позволяет изменять энергию второй частицы через нелокальную корреляцию без нарушения принципа запрета сверхсветовой передачи информации.
Данное явление ранее упоминалось в теории де Бройля-Бома, но до сих пор не было формально названо или экспериментально проверено. Для проведения эксперимента ученые использовали две квантовые памяти — устройства, способные генерировать, хранить, зондировать и извлекать квантовые состояния. Они создали интерферометр Маха-Цендера — оптическое устройство для измерения квантовой интерференции.
В качестве первой частицы исследователи использовали стоксовский фотон (S1), а в качестве второй — атомное возбуждение. Обе частицы происходили из одного процесса спонтанного рамановского рассеяния, что создавало естественную квантовую корреляцию между ними. Положение атомного возбуждения определялось двумя методами: с помощью сильного измерения (операция считывания на квантовых памятях) и слабого зондирующего метода (однофотонное рамановское рассеяние).
Ученые предсказали распределение бомовских траекторий стоксовского фотона и измерили изменения в положении атомного возбуждения вместе с соответствующими условными вероятностями. Результаты эксперимента оказались полностью согласованными с предсказаниями нелокальной теории.
Исследование убедительно продемонстрировало, что энергия, переносимая одной запутанной частицей, может изменяться под нелокальным влиянием другой частицы. Важно отметить, что авторы подчеркивают термин «изменение» вместо «передача» — речь идет не о сверхсветовой передаче энергии, а о нелокальной модификации, вызванной квантовыми корреляциями.
Полученные результаты открывают широкие перспективы для будущих исследований нелокальных энергетических изменений между спин-запутанными частицами. Квантовая память демонстрирует значительный потенциал для проверки фундаментальных проблем квантовой механики. Это может привести к новым исследованиям квантовой нелокальности, отложенного выбора, пустых волн, колебаний со скоростью света и согласованности между квантовой механикой и принципами теории относительности.
Эксперимент китайских ученых представляет собой значительный шаг вперед в понимании фундаментальных аспектов квантовой физики и может стать основой для разработки новых квантовых технологий в будущем.
