Науковці заплутали скляну кульку зі світлом

Дослідники створили квантову заплутаність між світловими полями та скляною кулькою, яку утримували й охолоджували лазером в оптичній порожнині. Як повідомляє Ars Technica, це перше вимірювання такого типу: зазвичай взаємодія відносно великого об’єкта з довкіллям швидко руйнує квантові кореляції.

Кульку розмістили між двома дзеркалами, що утворюють оптичну порожнину. Вона формує стоячу світлову хвилю з ділянками високої та низької інтенсивності, завдяки чому взаємодія світла з частинкою стає чітко визначеною. Лазерні оптичні пінцети утримували кульку в промені, а її рух зменшували охолодженням.

Як працювала установка

Для охолодження дослідники трохи зсували частоту лазера в бік червоного спектра. Розсіяне кулькою світло в такому режимі забирало частину її енергії через ефект Доплера, зменшуючи коливання частинки. Повністю зупинити її рух неможливо, однак охолодження дає змогу наблизити його до мінімуму.

Після цього другий лазерний промінь із дещо вищою, зміщеною до синього спектра частотою передавав кульці енергію. Охолоджувальне поле працює лише тоді, коли кулька рухається більше за абсолютний мінімум, а цей рух підтримує друге поле. Через рух частинки обидва світлові поля стають корельованими, що дало змогу встановити їхній квантовий зв’язок із кулькою.

Вимірювання кореляцій

Частина світла виходила крізь одне з дзеркал оптичної порожнини. Дослідники аналізували незначні зміни його фази та амплітуди, пов’язані з рухом скляної кульки. Оскільки з порожнини виходили обидва світлові поля, їхні кореляції можна було виміряти й використати для спостереження заплутаності.

Автори експерименту зазначають, що вимірювання супроводжувалися значним шумом і вимагали детальної моделі всієї системи, аби відрізнити заплутані стани від незаплутаних. Вони також розглядають механічну систему як можливий локальний носій квантової пам’яті: світло придатне для передавання квантової інформації, але його зберігання є складним завданням.