moris_levran (moris_levran) wrote,
moris_levran
moris_levran

Российские физики создали сверхточную «квантовую линейку»

Оригинал взят у nanonews_2011 в Российские физики создали сверхточную «квантовую линейку»

Физики из Российского квантового центра, МФТИ, ФИАНа и парижского Института оптики придумали, как точнее измерять расстояния. Для того чтобы измерять расстояние в сотни километров с точностью до миллиардных долей метра, они использовали квантовые эффекты. Такая точность нужна для обнаружения гравитационных волн.

Ученые исследовали запутанные квантовые N00N-состояния (произносится: «нун-состояния») фотонов, в которых возникает суперпозиция пространственных положений не одного фотона, а сразу множества. В суперпозиции элементарная частица находится в двух взаимоисключающих состояниях — так лазерный импульс из множества фотонов в суперпозиции пространственных положений одновременно находится в двух точках пространства.

При интерференции N00N-состояния создают полосы, расстояния между которыми меньше длины волны. В оптических интерферометрах — устройствах, которые использовались при открытии гравитационных волн в рамках проекта LIGO, — расстояние между полосами равно длине волны — примерно 0,5–1 микрона. Соответственно, использование запутанных состояний повысит точность измерения.

Но запутанные квантовые состояния «распутываются», когда проходят через среду даже с небольшими потерями. Ученые решили эту проблему, использовав «обмен запутанностями».

«Допустим, у Алисы и Боба, как в физике называют участников обмена квантовыми объектами, есть по запутанному состоянию. Если я возьму одну часть запутанного состояния от Алисы, вторую от Боба и проведу над ними совместное измерение, то оставшиеся части состояний Алисы и Боба тоже станут запутанными, хотя до этого никогда не взаимодействовали», — говорит Александр Львовский, соавтор статьи.

Схема эксперимента
На схеме эксперимента показаны SPCM — однофотонный счетный модуль, который детектировал отдельные фотоны, и гомодинные детекторы Алисы и Боба, расстояние до которых определялось в ходе эксперимента. Иллюстрация из статьи


«В нашем эксперименте Алиса и Боб создают два запутанных состояния и посылают одну из частей в среду с потерями, которую моделирует затемненное стекло. Третий наблюдатель, посередине между Алисой и Бобом, проводит совместное измерение на этих частях. В результате происходит обмен запутанностями: оставшиеся части состояний Алисы и Боба оказываются в состоянии N00N. А поскольку эти части потерь не испытали, они выказывают свои квантовые свойства в полной мере», — объясняет ведущий автор статьи Александр Уланов.

По его словам, потери в стекле соответствовали потерям в атмосфере на расстоянии 50 километров между приемником и передатчиком, а в целом метод позволяет точно измерять расстояния в сотни километров. Для сравнения: длина плеча интерферометра LIGO — около четырех километров.

Результаты исследований опубликованы в журнале Nature Communications.

Tags: МФТИ, Физика
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments