Физики впервые измерили скорость квантовой запутанности: слишком быстро, чтобы это осознать

Фото: Earth.com

Квантовая физика описывает события, которые происходят за чрезвычайно которое время и с очень большой скоростью. Процесс развития квантовой запутанности происходит настолько быстро, что это просто я тяжело осознать, но физики смогли измерить ее развитие за мельчайшие доли секунды. Ученые выяснили, как начинается квантовая запутанность и как две частицы становятся квантово запутанными на уровне аттосекунд — это миллиардная доля миллиардной доли секунды. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters, пишет Earth.

Частицы в квантовой запутанности

Квантовая запутанность — это странное явление, когда две частицы становятся настолько взаимосвязанными, что имеют одинаковые свойства даже находясь на далеком расстоянии друг от друга. Если две частицы квантово запутаны, то можно не описывать их по отдельности. Зная состояние одной частицы, можно узнать о состоянии другой.

По словам ученых, две квантово запутанные частицы не имеют индивидуальных свойств, у них есть только общие свойства. Это означает, что измерение одной частицы мгновенно влияет на состояние другой, независимо от того, насколько далеко они находятся друг от друга. Авторы исследования говорят, что они хотели выяснить, как начинается развитие квантовой запутанности и какие процессы играют роль в этом в течение чрезвычайно короткого периода времени.

Эксперимент с убегающим электроном

Физики изучили атомы, которые подверглись воздействию очень сильного лазера. В результате один электрон из атома вылетает. Под влиянием лазера второй электрон внутри атома переходит на более высокий энергетический уровень и меняет свою орбиту. В таком случае один электрон улетел, но второй остается, но его уровень энергии неизвестен. Таким образом два электрона оказываются квантово запутанными. Если изучить свойства одного электрона, то можно получить представление о свойствах другого электрона, объясняют физики. Но измерения нужно проводить только двух электронов вместе.

Но у улетевшего электрона нет определенного момента, когда он покинул атом. Это означает, что время, когда электрон покинул атом неизвестно. Можно сказать, что сам электрон не знает, когда он покинул атом. В данном случае электрон находится в квантовой суперпозиции, то есть существует в нескольких состояниях одновременно. Электрон покинул атом как в более ранний, так и в более поздний момент времени. В какой момент времени это произошло ответить невозможно. Время, когда электрон покидает атом, связано с энергетическим состоянием оставшегося электрона, говорят физики.

Скорость квантовой запутанности

Если у оставшегося электрона более высокая энергия, то улетевший электрон, скорее всего, покинул атом раньше. Если оставшийся электрон находится в более низком энергетическом состоянии, то второй электрон, скорее всего, покинул атом позже. Как показали расчеты, позже примерно на 232 аттосекунды. Аттосекунда — это миллиардная доля миллиардной доли секунды. То есть это настолько быстро, что даже сложно осознать такой промежуток времени.

Понимание развития квантовой запутанности имеет большие последствия для квантовых технологий. Понимание начала квантовой запутанности может привести к новым способам управления квантовыми системами и повышению безопасности квантовых коммуникаций.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист AOinform