2022-05-06 Дегтярчук Сергей

Для квантового запутывания нужны трое

Новая теорема японского исследовательского сотрудничества дает представление о том, какие типы дальнодействующей квантовой запутанности выживают при ненулевых температурах, раскрывая фундаментальный аспект макроскопических квантовых явлений и направляя путь к дальнейшему пониманию квантовых систем.

Теоретическое исследование показывает, что дальнодействующая запутанность действительно может сохраняться при температурах выше абсолютного нуля, если соблюдены правильные условия.

Квантовые вычисления были отмечены как следующий революционный шаг в вычислительной технике. Однако современные системы практически стабильны только при температурах, близких к абсолютному нулю. Новая теорема японского исследовательского сотрудничества дает представление о том, какие типы дальнодействующей квантовой запутанности выживают при ненулевых температурах, раскрывая фундаментальный аспект макроскопических квантовых явлений и направляя путь к дальнейшему пониманию квантовых систем.

Когда вещи становятся маленькими, вплоть до масштаба одной тысячной ширины человеческого волоса, законы классической физики заменяются законами квантовой физики . Квантовый мир странен и прекрасен, и многое в нем еще предстоит понять ученым. Крупномасштабные или «макроскопические» квантовые эффекты играют ключевую роль в экстраординарных явлениях, таких как сверхпроводимость, которая может изменить правила игры в транспорте энергии в будущем, а также в дальнейшем развитии квантовых компьютеров.

Можно наблюдать и измерять «квантовость» в этом масштабе в конкретных системах с помощью дальнодействующей квантовой запутанности. Квантовая запутанность, которую Альберт Эйнштейн однажды назвал «призрачным действием на расстоянии», возникает, когда группу частиц нельзя описать независимо друг от друга. Это означает, что их свойства связаны: если вы можете полностью описать одну частицу, вы также будете знать все о частицах, с которыми она связана.

Дальняя запутанность занимает центральное место в квантовой теории информации, и ее дальнейшее понимание может привести к прорыву в технологиях квантовых вычислений . Однако дальнодействующая квантовая запутанность стабильна при определенных условиях, например, между тремя или более сторонами и при температурах, близких к абсолютному нулю. Что происходит с двухсторонними запутанными системами при ненулевых температурах? Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи из RIKEN Center for Advanced Intelligence Project, Токио, и Университета Кейо, Йокогама, недавно представили теоретическое исследование в Physical Review X , описывающее дальнюю запутанность при температурах выше абсолютного нуля в двудольных системах.

«Целью нашего исследования было выявить ограничение структуры дальнодействующей запутанности при произвольных ненулевых температурах», — объясняет руководитель группы RIKEN Hakubi Томотака Кувахара, один из авторов исследования, проводивший исследование во время работы в лаборатории. Проект RIKEN Center for Advanced Intelligence. «Мы предлагаем простые теоремы о запрете, которые показывают, какие виды дальнодействующей запутанности могут существовать при ненулевых температурах. При температурах выше абсолютного нуля частицы в материале вибрируют и перемещаются из-за тепловой энергии , которая действует против квантовой запутанности. При произвольных ненулевых температурах никакая дальнодействующая запутанность не может сохраняться только между двумя подсистемами». 

Выводы исследователей согласуются с предыдущими наблюдениями о том, что дальнодействующая запутанность сохраняется при ненулевой температуре только тогда, когда задействовано более трех подсистем. Результаты показывают, что это фундаментальный аспект макроскопических квантовых явлений при комнатных температурах, и что квантовые устройства необходимо проектировать так, чтобы они имели многочастичные запутанные состояния.

«Этот результат открыл двери для более глубокого понимания квантовой запутанности на больших расстояниях, так что это только начало», — говорит профессор Университета Кейо Кейджо Сайто, соавтор исследования. «Мы стремимся углубить наше понимание взаимосвязи между квантовой запутанностью и температурой в будущем. Эти знания послужат стимулом для разработки будущих квантовых устройств, которые будут работать при комнатных температурах, что сделает их практичными».

В то время как квантовые устройства, работающие при стабильных комнатных температурах, все еще находятся в зачаточном состоянии, квантовая запутанность, похоже, «свяжет» будущее этой области.



PhysReal • Физическая реальность

Администрация не несет ответственности за достоверность информации, опубликованной в рекламных объявлениях. Материалы, опубликованные в блогах, отражают позиции их авторов, которые могут не совпадать с мнением редакции. Использование публикаций сайта разрешается при наличии прямой ссылки на PhysReal.
Контактный E-mail:

Telegram: https://t.me/physreal
ВКонтакте: https://vk.com/physreal
RSS (XML): Новости физики

Copyright © 2024 Development by Programilla.com