Здравствуйте! На данный момент портал работает в режиме тестирования.
мама
123
Наука Новости

«Квантовая линейка» поможет проводить сверхточные измерения

Линейка, способная измерять расстояние в сотни километров с точностью до миллиардных долей метра была разработана физиками из Российского квантового центра (РКЦ), Московского физико-технического института (МФТИ), Физического института им. Лебедева (ФИАН) и парижского Института оптики, сообщает пресс-служба МФТИ.

В основу разработки лег придуманный учеными метод, позволяющий создавать особое состояние квантовой запутанности. «Эта техника позволяет использовать квантовые эффекты для повышения точности измерения расстояния между наблюдателями, которые отделены друг от друга средой с потерями. В такой среде квантовые характеристики света легко разрушаются», – говорит Александр Львовский, соавтор статьи, руководитель научного коллектива в РКЦ, выполнившего исследование, и профессор университета Калгари.

Этот метод имеет большое значение для метрологии, точнее для резкого улучшения возможностей оптических интерферометров, которые, например, использовались для открытия гравитационных волн в рамках проекта LIGO.


Сотрудники МФТИ научились быстро и точно изучать микробиоту человека


Для многих экспериментов требуется еще линейка с еще более высокой точностью. Даже больше чем у названных выше интерферометров.

Физики добились высоких результатов в данной области, изучив особые N00N-состояния фотонов, в которых возникает суперпозиция пространственных положений не одного фотона, а сразу множества. То есть многофотонный лазерный импульс одновременно находится в двух точках пространства.

N00N-состояния при интерференции (взаимном увеличении или уменьшении волн света при их наложении друг на друга) создают полосы, расстояния между которыми много меньше длины волны. Благодаря этому, увеличивается точность измерения расстояний.


В МИФИ создали микропинцет на основе обратимого эффекта памяти формы


Сами физики описывают этот сложный для обывателя процесс, используя в качестве условных обозначений имена Алиса и Боб.

«Есть такое явление – обмен запутанностями. Допустим, у Алисы и Боба (так в физике называют участников обмена квантовыми объектами) есть по запутанному состоянию. Тогда 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», – рассказывает Львовский.

«В нашем эксперименте, который проводился в лаборатории РКЦ, Алиса и Боб создают два запутанных состояния. И посылают одну из частей в среду с потерями, которую в нашем опыте 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, научный сотрудник РКЦ и аспирант МФТИ Александр Уланов.

Данный метод позволяет измерять расстояния в сотни километров. Это вполне удовлетворяет современным требованиям. Для сравнения: плечо интерферометра LIGO, имеет длину около 4 километров.

Подробнее с результатами исследований можно ознакомиться в научном журнале Nature Communications.

Об авторе

Игорь Князев

Игорь Князев