Квантовая запутанность – это загадочное явление квантового мира, благодаря которому запутанные частицы остаются неразрывно связанными друг с другом, несмотря на разделяющее их расстояние, которое может быть сколь угодно большим. Отметим, что практически все эксперименты с физическими частицами, в которых задействовано явление квантовой запутанности, производятся при невероятно низких температурах, приближающихся к температуре абсолютного нуля. Однако, группа ученых-физиков из Чикагского университета показала, что это явление может возникнуть и при нормальной температуре окружающей среды, и это является огромным шагом для дальнейшего развития таких областей, как квантовые вычисления и квантовые коммуникации.

В своих экспериментах ученые использовали подложку из карбида кремния. Воздействие импульса инфракрасного лазерного света, сосредоточенного на поверхности материала, привело к тому, что в 40 кубических микрометрах этого полупроводникового материала магнитные состояния всех электронов выровнялись в одном направлении.

Последующий за лазерным магнитный импульс запутал на квантовом уровне все электроны, магнитный момент которых не успел измениться за короткое время, прошедшее между двумя импульсами.

И такой метод получения запутанных частиц отлично сработал, сработал, невзирая на то, что полупроводниковый материал находился в нормальных условиях, а не был охлажден до температуры ниже –270 градусов Цельсия, как в большинстве других экспериментов.

Рис. 1.

«Своими экспериментами мы продемонстрировали возможность создания стабильных запутанных частиц в среде чистого полупроводникового материала. И без сомнений то, что все это было сделано при комнатной температуре, окажет огромное влияние на дальнейшее развитие квантовой вычислительной и коммуникационной техники» – рассказывает Дэвид Ошалом (David Awschalom), ученый, возглавляющий исследовательскую группу, – «В скором будущем квантовые устройства перестанут нуждаться в сложных системах низкотемпературного охлаждения. Это сделает квантовую технику дешевле и доступней более широкому кругу потребителей».

Исследователи считают, что

обнаруженный ими эффект «высокотемпературной» квантовой запутанности не сразу пробьет себе путь в область квантовых вычислений. Его реализация более подходит сейчас для создания различных датчиков, работа которых основана на принципах квантовой механики и которые могут найти широкое применение в биологии, медицине и других смежных областях.

А в более отдаленном будущем ученые надеются получить эффект квантовой запутанности при нормальных условиях в других материалах и с другими частицами, которые более походят для их использования в качестве квантовых битов, кубитов, вычислительных систем.