квантовая механика

Ученым удалось телепортировать ион иттербия на расстояние 1 метр. Хоть телепортацией фотонов на сотни километров в наши дни уже никого не удивишь, предел для тяжелых частиц до этих пор был только несколько микрон. Раньше та же команда физиков смогла осуществить первый этап этого эксперимента – квантовое запутывание пары ионов, однако до передачи состояния частицы тогда не дошло.

Физикам из университетов Мериленда и Мичигана под руководством Стивена Ольмшенка удалось передать квантовое состояние от одного иона иттербия второму, располагающемуся на расстоянии 1 метр, с использованием нескольких фотонов и эффекта обмена квантовым запутыванием между частицами. Результаты работы учёных опубликованы в крайнем выпуске Science. Пока что эффективность примененного процесса не очень велика – из миллиарда операций всего лишь 22 заканчиваются передачей состояния, однако в дальнейшем такой процесс может помочь строению квантовых сетей – в предполагаемом квантовом компьютере данные удобно записывать в состоянии частиц, а передавать на дальнее расстояние её лучше с помощью квантов света.

Группа ученых из Университета Женевы, Швейцария, провела опыт, доказывающий, что скорость взаимодействия запутанных (entangled – особое квантовое состояние частиц) фотонов превышает скорость света. Это означает, что распространение информации в квантовых системах не подчиняется законам теории относительности Эйнштейна.

Запутанные частицы отличаются от обычных тем, что часть их характеристик находятся в зависимости между собой. Например, спин фотона может принимать всего 2 значения: единица и минус единица. Квантовая механика утверждает, что если одновременно измерить спины запутанных частиц, то один всегда окажется единицей, а другой - минус единицей. При этом теория не накладывает ограничение на скорость взаимодействия частиц и не объясняет его механизмы.

Американские физики разработали конструкцию наномоторов. Сверхминиатюрные вращающиеся механизмы используют туннельный эффект - квантовомеханическое явление, которое, предположительно, ответственно и за работу природных наномоторов у бактерий и одноклеточных животных. Экспериментальное подтверждение выводов, опубликованных в журнале Physical Review Letters, пока не получено, но ученые утверждают, что, как минимум, их статья описывает работу природных наномашин.

Туннельный эффект, который лежит в основе работы предложенного механизма, является одним из характерных для квантовых масштабов явлений. Когда в классической механике движущаяся частица попадает в некоторое препятствующее ее движению силовое поле (например катящийся по изогнутому желобу шарик встречает подьем), то она, при недостаточной энергии, останавливается и начинает движение в обратном направлении. Это поведение привычно, но лишь в повседневных масштабах - натолкнувшийся на электромагнитное поле (создаваемое, например, молекулой белка) электрон уже имеет некоторые шансы проскочить даже через то поле, которое было бы непроницаемым для классической частицы.

Антон Зелингер (Anton Zeilinger) из Венского университета вместе с международной исследовательской группой представили в Европейское космическое агентство предложение провести проверку существования связанных квантовых состояний, используя Международную космическую станцию.

Целью эксперимента является проверка существования запутанных квантовых состояний путем передачи связанных фотонов с МКС к двум удаленным друг от друга не менее чем на 1 тыс. км земным станциям. По мнению ученых, такой способ исключит гипотетическое воздействие скрытой переменной, которая заранее определяет, каким образом будут себя вести связанные квантовые частицы.

Международной группе учёных впервые удалось добиться переноса квантовых состояний частиц в твёрдотельном материале. По мнению многих специалистов, получение устойчивого эффекта "телепортации" позволит в будущем создать работоспособную модель квантового компьютера.

Эксперимент был осуществлён "внутри" синтетического алмаза, содержащего значительную долю изотопов углерода-13. На иллюстрации: искусственный кристалл Apollo (фото Steve Jurvetson).

Сравнительно большое время сохранения когерентности спина электрона в квантовой точке делает спиновые кубиты перспективными кандидатами в носители квантовой информации. Трудность заключается в том, чтобы научиться управлять спиновыми кубитами, не нарушая устойчивости их состояний. Ученые из Великобритании и Бразилии сделали важный шаг на пути решения этой проблемы.

Д-р Эндрю Рэмси (Andrew Ramsay) из университета Шеффилда и его коллеги контролировали состояние отдельного спина в квантовой точке, используя ультракороткие лазерные импульсы. Технология позволяет совершать до 10⁵ логических операций, прежде чем квантовое состояние будет разрушено.