Теперь они просто смешивают с нами. Физики давно знали о той квантовой механике, допускает тонкую связь между квантовыми частицами, названными запутанностью, в которой измерение одной частицы может немедленно установить иначе неуверенное условие или «государство», другой частицы — даже если это – световые годы далеко. Теперь, экспериментаторы в Израиле показали, что они могут запутать два фотона, даже не существующие одновременно.
«Это действительно холодно», говорит Джереми О’Брайен, экспериментатор в Бристольском университете в Соединенном Королевстве, не вовлеченный в работу. Такая отделенная от времени запутанность предсказана стандартной квантовой теорией, О’Брайен говорит, «но это, конечно, широко не ценится, и я не знаю, было ли это ясно ясно сформулировано прежде».
Запутанность является своего рода заказом, скрывающимся в неуверенности в квантовой теории. Предположим, что у Вас есть квантовая частица света или фотон.
Это может быть поляризовано так, чтобы это извивалось или вертикально или горизонтально. Квантовая сфера также затуманена с неизбежной неуверенностью, и благодаря такой квантовой неуверенности, фотон может также быть поляризован вертикально и горизонтально одновременно. Если Вы тогда измерите фотон, однако, то Вы сочтете его или горизонтально поляризованным или вертикально поляризованным, поскольку эти два пути сразу заявляют беспорядочно «крах» так или иначе.
Запутанность может войти, если у Вас есть два фотона. Каждый может быть помещен в неуверенное вертикальное-и-горизонтальное состояние. Однако фотоны могут быть запутаны так, чтобы их поляризация коррелировалась даже, в то время как они остаются неопределенными. Например, если Вы измерите первый фотон и найдете, что он горизонтально поляризовал, то Вы будете знать, что другой фотон мгновенно разрушился в вертикальное государство и наоборот — независимо от того, как далеко далеко это.
Поскольку крах происходит немедленно, Альберт Эйнштейн назвал результат «жутким действием на расстоянии». Это не нарушает относительность, хотя: невозможно управлять результатом измерения первого фотона, таким образом, квантовая связь не может использоваться для отправки сообщения быстрее, чем свет.Теперь Ила Меджидиш, Hagai Eisenberg и коллеги в Еврейском университете в Иерусалиме запутали два фотона, не существующие одновременно. Они начинают со схемы, известной как обмен запутанности.
Для начала исследователи убивают специальный кристалл с лазерным светом пару раз для создания двух запутанных пар фотонов, пары 1 и 2 и пары 3 и 4. В начале не запутаны фотоны 1 и 4. Но они могут быть то, если физики играют правильную уловку с 2 и 3.Ключ – то, что измерение «проектирует» частицу в определенное государство – так же, как измерение фотона разрушается оно или в вертикальную или в горизонтальную поляризацию.
Таким образом даже при том, что фотоны 2 и 3 начинаются несвязанный, физики могут настроить «проективное измерение», спрашивающее, два в одном из двух отличных запутанных государств или другого? То измерение запутывает фотоны, как раз когда оно абсорбирует и разрушает их. Если исследователи выбирают только события, на которых фотоны 2 и 3 оказываются в, скажем, первом запутанном государстве, то измерение также запутывает фотоны 1 и 4. (См. диаграмму, вершину.) Результат немного походит на соединяющий двух пар механизмов для формирования цепочки с четырьмя механизмами: Запутывание к внутренним двум механизмам устанавливает связь между внешними двумя.
В последние годы физики играли с выбором времени в схеме. Например, в прошлом году бригада показала, что запутанность, обменивающаяся все еще, работает, даже если они делают проективное измерение после того, как они уже измерили поляризацию фотонов 1 и 4. Теперь, Eisenberg и коллеги показали, что фотоны 1 и 4 не должны даже существовать одновременно, как они сообщают в газете в прессе в Physical Review Letters.Чтобы сделать это, они сначала создают запутанную пару 1 и 2 и измеряют поляризацию 1 сразу же.
Только после этого сделайте они создают запутанную пару 3 и 4 и выполняют ключевое проективное измерение. Наконец, они измеряют поляризацию фотона 4. И даже при том, что фотоны 1 и 4 никогда не сосуществуют, измерения показывают, что их поляризация все еще заканчивается запутанная.
Айзенберг подчеркивает это даже при том, что в относительности, время, измеренное по-другому наблюдателями, путешествующими на различных скоростях, никакой наблюдатель никогда не рассматривал бы эти два фотона как сосуществование.Эксперимент показывает, что не строго логично думать о запутанности как о материальной физической собственности, говорит Айзенберг. «Нет никакого момента своевременно, в который сосуществуют эти два фотона», говорит он, «таким образом, Вы не можете сказать, что система запутана в этом или в тот момент». Все же явление определенно существует. Антон Цайлингер, физик в университете Вены, соглашается, что эксперимент демонстрирует, насколько скользкий понятие квантовой механики. «Это – действительно крупный рогатый скот, потому что это показывает более или менее, что квантовые события вне наших повседневных понятий пространства и времени».
Таким образом, для чего трансгрессия хороша? Физики надеются создать квантовые сети, в которых протоколы как обмен запутанности используются, чтобы создать квантовые связи среди отдаленных пользователей и передать uncrackable (но медленнее, чем свет) секретные коммуникации.
Новый результат предлагает, чтобы, когда разделение запутало пары фотонов в такой сети, пользователь не должен был ждать для наблюдения то, что происходит с фотонами, посланными в конечном счете прежде, чем управлять теми задержанными, говорит Айзенберг. Цайлингер говорит, что результат мог бы иметь другое неожиданное использование: «Этот вид вещи открывает умы людей, и внезапно у кого-то есть идея использовать его в квантовых вычислениях или чем-то».Исправление, 23 мая в 15:30: Фотон 4 в прямо по верхнему изображению был неправильно маркирован как фотон 2.