Исследователи из ETH Zurich говорят, что им удалось продемонстрировать, что квантово-механические объекты, которые находятся далеко друг от друга, могут иметь гораздо более сильную корреляцию друг с другом, чем это возможно в обычных системах. Для этого эксперимента они впервые использовали сверхпроводящие цепи.
Под руководством Андреаса Валлраффа, профессора физики твердого тела, исследователи провели тест Белла без лазеек, чтобы опровергнуть концепцию «локальной причинности», сформулированную Альбертом Эйнштейном в ответ на квантовую механику. Показав, что квантово-механические объекты, которые находятся далеко друг от друга, могут быть более тесно связаны друг с другом, чем это возможно в обычных системах, исследователи предоставили дополнительное подтверждение квантовой механике. Особенность этого эксперимента в том, что исследователи впервые смогли провести его с использованием сверхпроводящих цепей, которые считаются перспективными кандидатами для создания мощных квантовых компьютеров.
Тест Белла основан на экспериментальной установке, которая была первоначально разработана как мысленный эксперимент британским физиком Джоном Беллом в 1960-х годах. Белл хотел решить вопрос, о котором великие физики спорили еще в 1930-х годах: верны ли предсказания квантовой механики, полностью противоречащие обыденной интуиции, или общепринятые концепции причинности также применимы к атомному микромиру? как считал Альберт Эйнштейн?
Чтобы ответить на этот вопрос, Белл предложил провести случайное измерение двух запутанных частиц одновременно и проверить его на соответствие неравенству Белла. Если эйнштейновская концепция локальной причинности верна, эти эксперименты всегда будут удовлетворять неравенству Белла. Напротив, квантовая механика предсказывает, что они ее нарушат.
В начале 1970-х годов Джон Фрэнсис Клаузер, получивший в прошлом году Нобелевскую премию по физике, и Стюарт Фридман провели первый практический тест Белла. В своих экспериментах двум исследователям удалось доказать, что неравенство Белла действительно нарушается. Но они должны были сделать определенные предположения в своих экспериментах, прежде всего, чтобы иметь возможность их проводить. Таким образом, теоретически Эйнштейн все еще мог быть прав, скептически относясь к квантовой механике.
Однако со временем многие из этих лазеек могут быть закрыты. Наконец, в 2015 году различным группам удалось провести первые действительно свободные от лазеек тесты Белла, тем самым окончательно разрешив старый спор.
Группа Уолраффа говорит, что теперь они могут подтвердить эти результаты с помощью нового эксперимента. Работа исследователей ETH опубликована в известном научном журнале природа показывает, что исследования по этой теме не завершены, несмотря на первоначальное подтверждение семь лет назад. На это есть несколько причин. Во-первых, эксперимент исследователей ETH подтверждает, что сверхпроводящие цепи также работают в соответствии с законами квантовой механики, хотя они намного больше, чем микроскопические квантовые объекты, такие как фотоны или ионы. Электронные схемы размером в несколько сотен микрометров, изготовленные из сверхпроводящих материалов и работающие на микроволновых частотах, называются макроскопическими квантовыми объектами.
Во-вторых, тесты Белла имеют и практическое значение. «Модифицированные тесты Белла можно использовать в криптографии, например, для демонстрации того, что информация на самом деле передается в зашифрованном виде», — объясняет Саймон Сторц, аспирант из группы Валлраффа. «С нашим подходом мы можем гораздо эффективнее, чем это возможно в других экспериментальных установках, доказать, что неравенство Белла нарушается. Это делает его особенно интересным для практических приложений».
Итак, при постановке эксперимента важно соблюсти баланс: чем больше расстояние между двумя сверхпроводящими цепями, тем больше времени доступно для измерения — и тем сложнее становится экспериментальная установка. Это связано с тем, что весь эксперимент должен проводиться в вакууме вблизи абсолютного нуля.
Исследователи ETH определили, что кратчайшее расстояние, на котором можно провести успешный тест Белла без лазеек, составляет около 33 метров, поскольку легкой частице требуется около 110 наносекунд, чтобы преодолеть это расстояние в вакууме. Это на несколько наносекунд больше, чем потребовалось исследователям для проведения эксперимента.
Команда Валлраффа построила впечатляющее сооружение в подземных переходах кампуса ETH. На каждом из двух его концов находится криостат, содержащий сверхпроводящую цепь. Эти два охлаждающих аппарата соединены 30-метровой трубой, внутренняя часть которой охлаждается до температуры чуть выше абсолютного нуля (–273.15°C).
Перед началом каждого измерения микроволновый фотон передается от одной из двух сверхпроводящих цепей к другой, так что две цепи перепутываются. Затем генераторы случайных чисел решают, какие измерения будут выполнены на двух цепях в рамках теста Белла. Далее сравниваются результаты измерений с обеих сторон.
Оценив более миллиона измерений, исследователи с очень высокой статистической достоверностью показали, что в этой экспериментальной установке нарушается неравенство Белла. Другими словами, они подтвердили, что квантовая механика также допускает нелокальные корреляции в макроскопических электрических цепях и, следовательно, сверхпроводящие цепи могут быть запутаны на большом расстоянии. Это открывает интересные возможности для приложений в области распределенных квантовых вычислений и квантовой криптографии.
По словам Валлраффа, строительство объекта и проведение испытаний были сложной задачей. «Мы смогли финансировать проект в течение шести лет благодаря гранту ERC Advanced». Просто охлаждение всей экспериментальной установки до температуры, близкой к абсолютному нулю, требует значительных усилий. «В нашей машине 1.3 тонны меди и 14,000 XNUMX винтов, а также много физических знаний и инженерных ноу-хау», — говорит Валлрафф. Он считает, что таким же образом в принципе можно было бы строить объекты, преодолевающие еще большие расстояния. Эта технология может, например, использоваться для соединения сверхпроводящих квантовых компьютеров на больших расстояниях.
- SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
- ПлатонАйСтрим. Анализ данных Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
- Чеканка будущего с Эдриенн Эшли. Доступ здесь.
- Покупайте и продавайте акции компаний PREIPO® с помощью PREIPO®. Доступ здесь.
- Источник: https://insidehpc.com/2023/05/eth-zurich-researchers-demonstrate-quantum-mechanical-correlation/
- :имеет
- :является
- :нет
- $UP
- 000
- 1
- 1.3
- 110
- 14
- 2015
- a
- в состоянии
- О нас
- выше
- Absolute
- По
- на самом деле
- продвинутый
- против
- тому назад
- позволяет
- уже
- Также
- всегда
- an
- и
- Другой
- ответ
- кроме
- Приложения
- Применить
- подхода
- МЫ
- продемонстрировав тем самым
- около
- AS
- At
- доступен
- награжден
- Баланс
- основанный
- BE
- , так как:
- становиться
- становится
- было
- до
- распространенной
- считает,
- Колокол
- между
- больший
- изоферменты печени
- Обе стороны
- Британская
- строить
- Строительство
- построенный
- но
- by
- Кампус
- CAN
- кандидатов
- проведение
- случаев
- определенный
- уверенность
- вызов
- проверка
- Закрыть
- закрыто
- сравненный
- полный
- полностью
- комплекс
- компьютеры
- вычисление
- сама концепция
- понятия
- в заключении исследования, финансируемого Центрами по контролю и профилактике заболеваний (CDC) и написанного бывшим начальником полиции Вермонта
- Проводить
- проводятся
- проведение
- подтвердить
- подтверждение
- ПОДТВЕРЖДЕНО
- Свяжитесь
- подключенный
- связи
- подключает
- вследствие этого
- значительный
- считается
- содержит
- контраст
- обычный
- Медь
- исправить
- Корреляция
- может
- счетчик
- кредит
- криптография
- Дэниел
- сделка
- решать
- демонстрировать
- демонстрирующий
- Несмотря на
- определены
- спор
- расстояние
- распределенный
- do
- каждый
- Рано
- эффективно
- усилие
- Эйнштейн
- Электронный
- зашифрованный
- окончания поездки
- Проект и
- обеспечивать
- Весь
- ETH
- ETH Zurich
- оценки
- Даже
- повседневный
- пример
- эксперимент
- Эксперименты
- Объясняет
- средства
- Объект
- далеко
- быстрый
- несколько
- поле
- в заключение
- финансы
- First
- Впервые
- Что касается
- форма
- Фрэнсис
- вольноотпущенник
- от
- финансирование
- далее
- генераторы
- предоставлять
- большой
- большой
- группы
- Группы
- было
- Есть
- he
- High
- Однако
- HTTPS
- сто
- if
- важную
- впечатляющий
- in
- В других
- Неравенство
- информация
- начальный
- первоначально
- пример
- интересный
- интерьер
- интуиция
- IT
- ЕГО
- John
- журнал
- JPG
- всего
- знания
- большой
- Фамилия
- В прошлом году
- Законодательство
- Меньше
- легкий
- локальным
- лазейки
- машина
- сделанный
- сделать
- ДЕЛАЕТ
- материалы
- макс-ширина
- измерение
- размеры
- механический
- механика
- может быть
- миллиона
- БОЛЕЕ
- много
- должен
- Возле
- Необходимость
- следующий
- нет
- нобелевская торговая точка
- роман
- сейчас
- номер
- объекты
- of
- Старый
- on
- ONE
- Откроется
- работать
- работать
- or
- Другое
- наши
- внешний
- за
- Преодолеть
- часть
- частица
- особенно
- выполнять
- период
- фотон
- Физика
- Часть
- Платон
- Платон Интеллектуальные данные
- ПлатонДанные
- возможное
- мощный
- практическое
- Практическое применение
- Predictions
- предсказывает
- принцип
- приз
- Профессор
- Проект
- многообещающий
- предложило
- Доказывать
- при условии
- опубликованный
- Квантовый
- квантовые компьютеры
- квантовые вычисления
- квантовая криптография
- Квантовая механика
- квантовые объекты
- вопрос
- случайный
- причины
- назвало
- Знаменитый
- исследованиям
- исследователи
- ответ
- Итоги
- Run
- то же
- сообщили
- говорит
- установка
- урегулировать
- установка
- семь
- несколько
- показанный
- Шоу
- Стороны
- значение
- Саймон
- с
- ШЕСТЬ
- So
- твердый
- сложный
- особый
- скорость
- Начало
- Область
- статистический
- По-прежнему
- удар
- сильно
- "Студент"
- успешный
- такие
- системы
- взять
- принимает
- команда
- Технологии
- тестXNUMX
- тестов
- чем
- который
- Ассоциация
- их
- Их
- тогда
- Там.
- Эти
- они
- задача
- этой
- хоть?
- мысль
- время
- в
- слишком
- приняли
- тема
- путешествовать
- правда
- по-настоящему
- два
- используемый
- через
- вакуум
- различный
- очень
- нарушаться
- стремятся
- законопроект
- Путь..
- we
- ЧТО Ж
- были
- когда
- который
- КТО
- чья
- будете
- слова
- Работа
- бы
- год
- лет
- зефирнет
- нуль
- Цюрих