Квантовый символ «Инь-Ян» показал запутывание двух фотонов

Ученые использовали новую технологию для наблюдения двух запутанных частиц света в реальном времени. Благодаря ей, частицы выглядели как древний символ «Инь-Ян». Новый метод, называемый «бифотонной цифровой голографией», использует сверхточную камеру и может помочь значительному ускорению будущих квантовых измерений, сообщает Live science. Научная статья опубликована в Nature Photonics.

Квантовая запутанность — странная связь между двумя удаленными друг от друга частицами, которую Альберт Эйнштейн называл «жутким действием на расстоянии». Она делает две световые частицы, фотоны, неразрывно связанными друг с другом, так что изменение одной из них вызывает изменения в другой, независимо от того, насколько далеко они друг от друга.

Чтобы сделать точные предсказания о квантовом объекте, физикам необходимо найти его волновую функцию: описание его состояния, существующее в суперпозиции всех возможных физических значений. Запутанность усложняет поиск волновой функции двух связанных частиц, поскольку любое измерение одной из них также вызывает мгновенное изменение другой.

Физики обычно решают это с помощью метода квантовой томографии. Он дает нужную информацию, но очень долог и энергозатратен. Чтобы обойти эту проблему, исследователи использовали для кодирования информации голограмму.

Оптические голограммы используют два световых луча для создания трехмерного изображения: один луч попадает на объект и отражается от него, а другой светит на носитель записи. Голограмма формируется из интерференции света: узора, в котором складываются пики и минимумы двух световых волн, усиливая друг друга.

Физики использовали аналогичный метод, чтобы получить изображение запутанных фотонов через интерференцию с другим известным состоянием. Получилась своеобразная камера с наносекундной точностью. Исследователи затем разобрали полученную интерференционную картину, получив потрясающее изображение инь-ян из двух запутанных фотонов.