Фізики заплутали на квантовому рівні фотони, що існували в різні моменти часу
Дослідники з Єврейського університету в Єрусалимі (Hebrew University of Jerusalem) досягли успіху в тому, щоб зв'язати явищем квантової заплутаності фотони, які існували в різні моменти часу, абсолютно не пересекавшиеся один з одним. У роботі, опублікованій в журналі Physical Review Letters, вчені пояснюють, що проведений ними експеримент підтверджує нематеріальну природу явища квантової заплутаності, яка була описана в минулому році вченими з університету Ерланген-Нюрнберг (University of Erlangen - Nuremberg).
Ідея заплутування фотонів, ніколи не перетинавшихся у часі, виглядає вкрай парадоксально і неможливо. Але команда німецьких фізиків на чолі з Йоахімом фон Цантиром (Joachim von Zanthier) в минулому році теоретично обґрунтувала можливість створення такого виду квантової заплутаності, а тепер команда з Ізраїлю на чолі з Хагаем Айзенбергом (Hagai Eisenberg), довела на практиці можливість створення цього явища.
Нагадаємо, що квантова заплутаність - це особливий стан двох квантових частинок, коли вплив, який чиниться на одну з частинок, впливає і на другу частку, незалежно від розділяє їх відстань, яким великим би воно не було. Всі дослідження і досліди, проведені в попередні часи, мали на увазі те, що заплутані на квантовому рівні частки завжди повинні існувати в один і той же момент часу. А експеримент, проведений ізраїльськими вченими, доводить, що дія явища квантової заплутаності простягається не тільки через відстань, але і через час теж. Це, в свою чергу, демонструє те, що квантові явища і події не завжди відбуваються в нашому світі або на нашому рівні сприйняття.
Проводячи свої експерименти, вчені використовували світло лазера для того, щоб зовсім традиційним способом отримати пару заплутаних фотонів Р1 і Р2. Після цього вони виміряли поляризацію фотона Р1, що супроводжувалося одночасним створенням ще однієї пари заплутаних фотонів, Р3 і Р4. Вимірюючи поляризацію фотонів Р2 і Р3, вчені заплутали пару Р3 і Р4 з фотоном Р2, який раніше був заплутаний з фотоном Р1, "загиблим" під час вимірювання його поляризації ще до "народження" фотона Р4. Не вдаючись у подробиці та математичні нетрі процесу, можна сказати, що вимірювання характеристик фотона Р4 продемонстрували те, що він залишився заплутаним на квантовому рівні з фотоном Р2 і з фотоном Р1, існували деякий час назад.
На наведеному вище малюнку представлена вся послідовність проведення досліду по отриманню заплутаних фотонів, що існували в різні моменти часу. Точка I - це момент народження і створення заплутаної пари Р1 та Р2, точка II - момент вимірювання поляризації фотона Р1 і його "смерть", точка III - момент народження і створення заплутаної пари Р3 і Р4, точка IV - момент заплутування фотонів Р2 і Р3, точка V - вимірювання поляризації фотона Р4.
Дослідники вважають, що складність експерименту і сприйняття його результатів служать доказом того, що квантова заплутаність не є явищем фізичного плану, принаймні, не матеріальним. Але це ніяк не буде заважати використовувати виявлене явище тимчасового квантового заплутування частинок у своїх цілях. Це може бути використано для створення досить екзотичних квантових систем, таких, як квантові криптографічні системи, в яких ключ шифрування ніколи не фізично передається від однієї точки до іншої, або квантові комп'ютери, здатні передавати назад у минуле або вперед у майбутнє, нехай і на досить короткий проміжок часу, результати виконаних обчислень.