Лента TH Новости Глобальные вызовы



Физики измерили свойства квантовых частиц с использованием квантовых клонов

∴ 165

В квантовой механике невозможно точно и одновременно измерить квантовое состояние. Но, в новом исследовании, физики клонировали квантовые состояния и продемонстрировали, что, поскольку клоны запутаны, можно точно и одновременно измерить свойства частицы.

779

Эти измерения, в свою очередь, показывают состояние квантовой системы.

Способность определять дополнительные свойства квантовых состояний, не только имеет последствия для понимания фундаментальной квантовой физики, но также имеет потенциальные приложения для квантовых вычислений, квантовой криптографии и других технологий.

Физик Гиллам С. Теккадат и его команда из Университета Оттавы, Онтарио, опубликовали статью об определении дополнительных свойств квантовых клонов.

Как объясняют физики, в классическом мире можно одновременно измерить дополнительные состояния системы очень точно, и это показывает глобальное состояние системы. Но, как теоретически предложил Гейзенберг в 1927 году, когда он начал развивать свой знаменитый принцип неопределенности, любое измерение квантовой системы, вызывает возмущение в этой же системе.

Это возмущение является наибольшим при измерении дополнительных свойств. Например, измерение положения частицы нарушит ее импульс, изменив его квантовое состояние. Это ограничение заинтриговало физиков со времен Гейзенберга.
В связи с трудностью проведения совместных измерений физики недавно исследовали возможность создания копии квантовой системы, а затем независимо измеряли одно свойство на каждой копии системы. Поскольку измерения выполняются отдельно, они не будут мешать друг другу, но они все равно будут раскрывать информацию об исходной квантовой системе, поскольку копии имеют те же свойства, что и оригинал.

Эта стратегия сразу же встречает другое квантовое ограничение: из-за теоремы о клонировании невозможно сделать идеальную копию квантового состояния. Поэтому вместо этого физики в новом исследовании исследовали ближайший квантовый аналог для копирования, что является оптимальным клонированием. Части состояний клонов, которые имеют те же самые свойства, что и состояние оригинала.

В то время как теоретические совершенные копии квантового состояния некоррелированы, близнецы запутаны, что и обеспечивает точность измерений. Физики показали, что, как следствие этого запутывания, независимо измерение дополнительных свойств на каждом двойнике эквивалентно одновременному измерению дополнительных свойств изначального состояния. Это приводит к основному результату нового исследования: одновременное измерение дополнительных свойств двойников дает состояние (технически, волновая функция) исходной квантовой системы.

Эффективность метода проверена на практике, и это новый шаг в мире квантовой физики.

Филипп Дончев