В 1930-х годах почтенный физик-теоретик Альберт Эйнштейн вернулся в область квантовой механики, которую помогли создать его теории относительности. Надеясь разработать более полную теорию поведения частиц, Эйнштейн был вместо этого испуган перспективой квантового запутывания - то, что он назвал «пугающим действием на расстоянии».
Несмотря на опасения Эйнштейна, квантовая запутанность стала признанной частью квантовой механики. И теперь, впервые в истории, команда физиков из Университета Глазго сфотографировала форму квантовой запутанности (также известной как запутывание Белла) на работе. При этом им удалось запечатлеть первое наглядное свидетельство явления, которое озадачило даже самого Эйнштейна.
Недавно в журнале появилась статья, описывающая их выводы под названием «Нелокальное поведение типа колокольного изображения». Научные достижения, Исследование было проведено доктором Полом-Антуаном Моро, научным сотрудником Leverhulme на ранних этапах карьеры в Университете Глазго, и в нем приняли участие многочисленные исследователи из Школы физики и астрономии Глазго.
Квантовое запутывание описывает явление, при котором две частицы, которые взаимодействуют друг с другом, могут оставаться связанными, мгновенно разделяя их физические состояния, независимо от того, насколько далеко они друг от друга. Эта связь лежит в основе квантовой механики, хотя и нарушает концепцию локального реализма и многих элементов специальной теории относительности.
К 1964 году сэр Джон Белл расширил работу предыдущих теоретиков, формализовав концепцию нелокального взаимодействия и описав сильную форму запутанности. Это стало бы известно как запутывание Белла, концепция, которая используется для различных научных приложений, таких как квантовые вычисления и криптография.
И все же до сих пор он никогда не был запечатлен на одном изображении. Как сказал доктор Моро в пресс-релизе Университета Глазго:
«Образ, который нам удалось запечатлеть, является элегантной демонстрацией фундаментального свойства природы, впервые увиденного в форме изображения. Это впечатляющий результат, который можно использовать для развития новой области квантовых вычислений и создания новых типов изображений ».
Ради своего исследования исследовательская группа разработала систему, в которой поток запутанных фотографий запускается из квантового источника света. Этот поток затем проходит через серию «нетрадиционных объектов», которые относятся к жидкокристаллическим материалам, которые изменяют фазу фотонов, когда они проходят.
Установка также включала в себя сверхчувствительную камеру, способную обнаруживать одиночные фотоны и захватывать их изображения. Однако камера была запрограммирована на съемку только в том случае, если она увидела как один фотон, так и его запутанного близнеца. При этом эксперимент эффективно создал видимую запись запутывания двух фотонов.
Результаты этого исследования открывают дверь в новый мир квантовых методов визуализации, использующих преимущества запутанности Белла. Это также имеет значение в области квантовой информации (то есть квантовых вычислений и криптологии).
