Квантовый эксперимент показывает, как Эйнштейн ошибался в одном
Альберт Эйнштейн не был полностью уверен в квантовой механике, предполагая, что наше понимание ее было неполным. В частности, Эйнштейн не соглашался с запутанностью, представлением о том, что на частицу может воздействовать другая частица, не находящаяся поблизости.
Проведенные с тех пор эксперименты показали, что квантовая запутанность действительно возможна и что две запутанные частицы могут быть связаны на расстоянии. Теперь новый эксперимент еще раз подтверждает это, причем так, как мы никогда раньше не видели.
В новом эксперименте ученые использовали 30-метровую трубу, охлажденную почти до абсолютного нуля, для запуска колокола. тест: случайное измерение двух запутанных частиц кубита (квантового бита) в одно и то же время.
Тест предлагает математическое неравенство, нарушение которого показывает, что теория квантовой механики верна.
В этом эксперименте испытание Белла проводится не только на больших расстояниях, чем это делалось ранее, но и с использованием сверхпроводящих цепей, которые, как ожидается, сыграют важную роль в разработке квантовых компьютеров.
Из-за структуры эксперимента с сотнями электронных схем микрометрового размера модифицированную версию можно использовать несколькими способами.
«С нашим подходом мы можем доказать гораздо более эффективно, чем это возможно. в других экспериментальных установках неравенство Белла нарушается», — говорит квантовый физик Саймон Сторц из ETH Zurich в Швейцарии.
«Это делает его особенно интересным для практических приложений».
Эти практические приложения может включать, например, безопасную зашифрованную связь.
Здесь тестовый эксперимент Белла включает запутанные кубиты. (Storz et al., Nature, 2023 г.)Несмотря на трудности создания и тонкой настройки машины, исследователи уверены, что ее можно адаптировать к работать и в более крупных масштабах, раздвигая границы того, что мы знаем о квантовой механике.
«В нашей машине 1,3 [тонны] меди и 14 000 винтов, а также много знаний в области физики и инженерные ноу-хау», — говорит квантовый физик Андреас Валлрафф, также из ETH Zurich.
Чтобы устранить все потенциальные лазейки в тесте Белла, измерения должны быть проведены за меньшее время, чем требуется свету для прохождения от от одного конца к другому, что доказывает, что между ними не было обмена информацией.
С этой установкой свету потребовалось 110 наносекунд, чтобы пройти по трубе, а измерения были проведены всего на несколько наносекунд меньше. Исследователи использовали микроволновые фотоны для создания запутанности, и более миллиона измерений были оценены, чтобы показать нарушение неравенства Белла.
Это самое длинное расстояние между двумя запутанными сверхпроводящими кубитами, которое показывает многообещающую технологию кубитов. Та же самая технология, продемонстрированная здесь, может в конечном итоге найти свое применение в полномасштабных квантовых компьютерах.
«Наша работа демонстрирует, что нелокальность является новым жизнеспособным ресурсом в квантовых информационных технологиях, реализуемых с помощью сверхпроводящих схем с потенциальными приложениями в квантовых вычислениях. связь, квантовые вычисления и фундаментальная физика», — пишут исследователи в опубликованной статье.
Исследование опубликовано в журнале Nature.
