«Нежелательные колебания атомов» использовали для хранения информации
Наука 23 мая 2025

«Нежелательные колебания атомов» использовали для хранения информации

Далее

Физики впервые продемонстрировали «гиперзапутанность» массивных частиц, что может радикально повысить эффективность квантовых компьютеров и сенсоров. Исследование опубликовано в журнале Science.

Исследователи из Калифорнийского технологического института преодолели одну из ключевых проблем квантовых технологий — тепловые колебания атомов, которые традиционно считались источником нежелательного шума в квантовых системах. Вместо борьбы с этим явлением физики использовали движения атомов для кодирования квантовой информации.

Мы показываем, что движение атомов, которое обычно рассматривается как источник нежелательного шума в квантовых системах, можно превратить в силу.

Адам Шоу, соавтор исследования

В экспериментах с атомами исследователи добились состояния «гиперзапутанности». Обычная квантовая запутанность связывает две частицы одним свойством: например, если спин одной частицы направлен «вверх», то у ее партнера — он всегда будет направлен «вниз», независимо от того, насколько далеко пара находится друг от друга.

Гиперзапутанность связывает частицы несколькими свойствами одновременно. В эксперименте ученых пары атомов коррелировали сразу по двум параметрам: движению и внутреннему энергетическому состоянию.

Физики использовали оптические пинцеты из лазерного света, которыми захватили отдельные атомы и охладили их почти до полной остановки. Затем атомы заставили колебаться с амплитудой около 100 нм — в тысячи раз меньше толщины человеческого волоса. При этом физикам удалось одновременно возбудить атомы в два отдельных колебания, заставив движение находиться в состоянии суперпозиции.

Затем качая атомы к партнерам, физики создали коррелированное состояние движения на расстоянии в несколько микрометров. После того как атомы были запутаны, их гиперзапутали таким образом, что и движение, и электронные состояния атомов стали коррелироваными. Эксперимент стал первой демонстрацией гиперзапутанности в массивных частицах — ранее подобные состояния удавалось создавать только с фотонами.


Читать далее:

Почему постройки Древнего Рима стоят уже 2000 лет, а современные здания трескаются через 100

Свет не то, чем его считали: открытие этой частицы может изменить физику

Вселенная внутри черной дыры: наблюдения «Уэбба» подтверждают странную гипотезу

На обложке: иллюстрация гиперзапутанности атомов. Изображение: AI-generated image by Manuel Endres