Фото: © Phys.org
Усилив квантовый аналог "кота Шрёдингера", учёные смогут лучше провести границу между микро- и макромиром.
В Российском квантовом центре научились усиливать и размножать квантовые аналоги "котов Шрёдингера" — 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. За счёт их размножения и усиления можно получить более эффективные средства квантовой связи и вычислений. Соответствующая статья опубликована в журнале Nature Photonics.

В ходе эксперимента учёные усиливали оптические аналоги "котов Шрёдингера", складывая две световые волны с противоположными амплитудами на светоделительной пластинке. Это приводит к возникновению запутанного состояния фотонов в выходных каналах светоделителя. Физический аналог "кота Шрёдингера" — суперпозиция двух состояний физического объекта с противоположными свойствами. В оптике это суперпозиция двух световых волн с противоположными амплитудами. До сих пор не удавалось получить такие суперпозиции, в которых каждая из половинок содержала бы в себе больше трёх фотонов.

Однако теперь за счёт складывания волн с противоположными амплитудами удалось получить оптических "котов Шрёдингера" со средним числом фотонов вплоть до 3,4. Что особенно важно, процедуру можно повторять. Новые пары сцепленных световых волн ("котов") можно снова соединять на светоделительной пластинке, получая ещё большую энергию, и так далее.

Таким образом, можно шаг за шагом раздвигать границы квантового мира — повышая энергию фотонов в состоянии суперпозиции — и в итоге понять, где лежит предел, за которым его законы не действуют и вступают в силу законы макромира. В макромире суперпозиция невозможна — например, один человек не может находиться в двух местах одновременно. В то же время в микромире с его квантомеханическими законами это может быть довольно обычным делом.