Jeden foton splątał tysiące atomów

Naukowcy z MIT-u i Uniwersytetu w Belgradzie opracowali nową technikę, która pozwoliła im na splątanie 3000 atomów za pomocą jednego fotonu. Dotychczas nikomu nie udało się splątać tak dużej liczby cząstek.

Możesz twierdzić, że pojedynczy foton nie może zmienić stanu 3000 atomów, ale ten foton jest w stanie to zrobić. Tworzyć on korelacje, które wcześniej nie istniały. Stworzyliśmy w ten sposób nową klasę stanów splątanych. Istnieje jednak jeszcze wiele takich nowych klas do zbadania - powiedział profesor Vladan Vuletic z MIT-u.

Splątanie to niezwykły stan, w którym dwie lub więcej cząstek są ze sobą związane w taki sposób, że zmiana jednej z nich wywołuje jednocześnie zmianę w innej, bez względu na odległość, jaka dzieli te cząstki.

Naukowcy od dawna szukają sposobu na splątanie nie par, a większej liczby atomów. Chcą je bowiem wykorzystać do budowy komputerów kwantowych czy bardziej precyzyjnych zegarów atomowych. Właśnie chęć poprawienia precyzji zegarów motywowała Vuletica, Roberta McConnella, Hao Zhanga i Jiazhonga Hu z MIT-u oraz Senkę Cuk z Uniwersytetu w Belgradzie.

Precyzja obecnych zegarów atomowych jest proporcjonalna do pierwiastka kwadratowego liczby atomów złapanych w pułapkę. Zegar z dziewięciokrotnie większą liczbą atomów będzie więc trzykrotnie bardziej dokładny. Tymczasem gdyby wspomniane atomy były splątane, precyzja zwiększałaby się proporcjonalnie do liczby atomów, więc zegar, o którym mowa, byłby 9-krotnie bardziej dokładny.

Naukowcom udawało się już splątywać większe liczby atomów, zwykle jednak było to splątanie pomiędzy parą a grupą. Jeden z zespołów splątał około 100 atomów. Teraz Vuletic i jego koledzy dokonali tego w przypadku 3000 atomów. Użyli w tym celu słabego lasera, który wyemitował impuls składający się z pojedynczego fotonu. Im słabszy impuls tym lepiej, gdyż tym mniejsze prawdopodobieństwo, że zniszczy on chmurę atomów, w którą trafia. Dzięki temu „system pozostaje w relatywnie czystym stanie kwantowym”.

Eugene Polzik, profesor optyki kwantowej z Instytutu Nielsa Bohra w Kopenhadze mówi, że prace zespołu Vuletica to znaczące osiągnięcie. Opracowana przez nich technika znacząco poszerza nasze możliwości generowania stanów splątanych i operaowania na nich. Może być więc przydatna w zegarach atomowych, kwantowych badaniach pól magnetycznych i w komunikacji kwantowej.

foton atom splątanie komputer kwantowy zegar atomowy