Откриће квантне испреплетености је револуционарни корак напред • Еартх.цом

Тим истраживача из Лабораторије за структурирано светло у… Универзитет ВитватерсрандЈужна Африка је направила значајан напредак у погледу квантног заплета.

Предвођени професором Ендрјуом Форбсом, у сарадњи са реномираним научником Робертом де Мелом Кохом, који је сада у Универзитет Хузхоу У Кини, тим је успешно демонстрирао нови начин за манипулацију квантним заплетеним честицама без промене њихових суштинских својстава.

Овај подвиг представља огроман корак у нашем разумевању и примени квантног заплета.

Топологија у квантном заплету

„Ово смо постигли тако што смо уплели два идентична фотона и доделили им заједничку таласну функцију“, објашњава Педро Орнелас, студент мастер студија и главни аутор студије. „Овај процес чини њихову колективну структуру, или топологију, јасном само када се посматрају као један ентитет“.

Овај експеримент се врти око концепта квантног заплета, који се назива „сабласном акцијом на даљину“, где честице утичу на стања једне друге, чак и када су раздвојене огромним растојањима.

Топологија игра кључну улогу у овом контексту. Осигурава очување одређених својстава, баш као што су шољица за кафу и крофна тополошки еквивалентни због своје једне, непроменљиве рупе.

„Наши заплетени фотони су слични“, објашњава професор Форбс. „Њихово заплитање је флексибилно, али нека својства остају константна.“

Студија се посебно бави топологијом Скирмиона, концептом који је увео Тони Скирмион 1980-их. У овом сценарију, топологија се односи на општу особину која остаје непромењена, као што је текстура тканине, без обзира на то како се третира.

Примене квантне преплетености

Скирмиони, који су у почетку проучавани у магнетним материјалима, течним кристалима и њиховим оптичким колегама, похваљени су у физици кондензоване материје због своје стабилности и потенцијала у технологији складиштења података.

„Циљ нам је да постигнемо сличне трансформативне ефекте са нашим квантним заплетеним скирмионима“, додаје Форбс. За разлику од претходних истраживања која су ограничила локацију Скирмиона на једну тачку, ова студија представља промену парадигме.

Као што Орнелас каже: „Сада разумемо да топологија, која се традиционално посматра као локална, у ствари може бити нелокална, подељена између просторно одвојених ентитета.

Сходно томе, тим предлаже да се топологија користи као систем класификације за заплетена стања. Др Исхак Наиб, ко-истраживач, упоређује ово са алфабетом замршених држава.

„Баш као што разликујемо поља и крофне по њиховим рупама, наши квантни скирмиони се могу класификовати према њиховим тополошким карактеристикама“, објашњава он.

Кључне идеје и будућа истраживања

Ово откриће отвара врата новим квантним комуникационим протоколима, који користе топологију као средство за обраду квантних информација.

Такви протоколи би могли да револуционишу начин на који се информације кодирају и преносе у квантним системима, посебно у сценаријима где традиционалне методе шифровања не успевају због минималног заплета.

Суштина је да је значај овог истраживања у могућности његове примене на терену. Деценијама је одржавање међусобно повезаних држава представљало велики изазов.

Налази тима сугеришу да топологија може остати нетакнута чак и када се заплетање распада, пружајући нови механизам шифровања за квантне системе.

Професор Форбс закључује изјавом која је окренута будућности, рекавши: „Сада смо спремни да дефинишемо нове протоколе и истражимо широк пејзаж не-локалних квантних стања, што би могло да револуционише начин на који приступамо квантној комуникацији и обради информација.

Више о квантном заплету

Као што је горе поменуто, квантна запетљаност је фасцинантан и сложен феномен у свету квантне физике.

То је физички процес у којем парови или групе честица стварају, комуницирају или деле просторну близину на начин да се квантно стање сваке честице не може описати независно од стања других честица, чак и када су честице раздвојене велика удаљеност. .

Откриће и историјски контекст

Квантно преплитање први пут су теоретизирали Алберт Ајнштајн, Борис Подолски и Нејтан Розен 1935. Они су предложили парадокс Ајнштајн-Подолски-Розен (ЕПР), доводећи у питање потпуност квантне механике.

Ајнштајн је запетљање описао као „сабласну акцију на даљину“, изражавајући нелагоду због идеје да честице могу тренутно утицати једна на другу на огромним удаљеностима.

Принципи квантне испреплетености

У срцу квантне испреплетености је концепт суперпозиције. У квантној механици, честице као што су електрони и фотони постоје у стању суперпозиције, што значи да могу бити у више стања истовремено.

Када су две честице уплетене, оне су повезане на такав начин да је стање једне (било да се ради о спину, положају, моменту или поларизацији) тренутно повезано са стањем друге, без обзира колико су удаљене.

Квантна запетљаност у рачунарству и комуникацијама

Квантна запетљаност доводи у питање класичне појмове физичких закона. То указује да се информације могу преносити брже од брзине светлости, што је у супротности са Ајнштајновом теоријом релативности.

Међутим, то не значи да се употребљиве информације преносе одмах, што би нарушило узрочност; Уместо тога, то имплицира дубоко укорењену међусобну повезаност на квантном нивоу.

Једна од најузбудљивијих примена квантног заплета је у области квантног рачунарства. Квантни рачунари користе заплетена стања за обављање сложених прорачуна при брзинама које не могу постићи класични рачунари.

У квантним комуникацијама, преплитање је кључ за развој високо безбедних комуникационих система, као што су квантна криптографија и квантна дистрибуција кључева, који су теоретски имуни на хаковање.

Емпиријска валидација и актуелна истраживања

Од свог теоријског почетка, квантна запетљаност је експериментално доказана неколико пута, наглашавајући његову чудну и контраинтуитивну природу.

Најпознатији су експерименти Белл теста, који су пружили важне доказе против локалних скривених теорија варијабли и у корист квантне механике.

Укратко, квантна запетљаност, камен темељац квантне механике, остаје предмет интензивног истраживања и дебате. Његова загонетна природа изазива наше разумевање физичког света и отвара пут за потенцијално револуционарни развој технологије.

Како истраживање напредује, можда ћемо пронаћи више практичних примена за овај чудан феномен, откривајући још више тајни квантног универзума.

Комплетна студија објављена је у часопису Природна фотоника.

—–

Свиђа вам се оно што сам прочитао? Претплатите се на наш билтен да бисте добијали занимљиве чланке, ексклузивни садржај и најновија ажурирања.

Посетите нас на ЕартхСнап-у, бесплатној апликацији коју су вам донели Ериц Раллс и Еартх.цом.

—–