Физики запутали рекордное количество атомов

Опубликовано: 2017-04-19 Физикам из Стэнфордского университета удалось создать самую большую квантовую систему, состоящую из запутанных атомов. Все частицы в ней, число которых достигает полмиллиона, могут мгновенно взаимодействовать друг с другом, каким бы большим не было расстояние между ними. Статья ученых опубликована в журнале Physical Review Letters. Об этом сообщает сайт Phys.org.

Для создания системы исследователи охладили 500 тысяч атомов рубидия до температуры 25 микрокельвинов (ноль градусов Кельвина — он же абсолютный ноль температуры — равен минус 273,15 градуса Цельсия). Атомы рубидия являются бозонами, то есть подчиняются статистике Бозе-Эйнштейна. Иными словами, они могут занимать одинаковые энергетические уровни, в том числе достигать минимально возможного квантового состояния. В результате при охлаждении почти до абсолютного нуля бозоны образуют квантовую жидкость, называемую конденсатом Бозе-Эйнштейна, которая способна течь без трения.

Чтобы доказать, что две частицы в квантовой системе являются запутанными (сцепленными), физики многократно измеряют их состояния. Если полученные результаты удовлетворяют неравенствам Белла, то это говорит о том, что частицы просто синхронизированы какими-то скрытыми параметрами. Если же неравенства Белла нарушаются, то они действительно запутаны. При этом квантовую сцепленность приходится доказывать для каждой пары частиц, что неудобно в случае больших систем.

В ходе эксперимента использовался метод, основанный на сжатом состоянии. Вместо того чтобы измерять квантовые характеристики каждого атома, ученые особым образом измеряли параметры всей системы. При этом один параметр становился более определенным, а другой менее, чем это было позволено для несцепленных частиц. После ряда измерений коллективного состояния сжатой системы выяснилось, что оно не удовлетворяло неравенствам Белла.