Физики придумали, как запутать массивные объекты

Роман Шнабель, профессор физики Института гравитационной физики Макса Планка, опубликовал работу в журнале Physical Review Letters, в которой изложил план квантового запутывания двух «массивных» объектов. Вместе со своей командой он работает над конкретным осуществлением плана, и в случае успеха им удастся запутать два зеркала массой 0,1 кг, что будет представлять самый большой пример запутанности, так как до этого ученым удавалось запутать лишь объекты микронных размеров.

Запутанность — это, пожалуй, самое странное и даже немного жуткое явление в квантовой механике, когда два или более объекта соединяются необъяснимым образом — измерение одного мгновенно влияет на состояние другого объекта, на каком бы расстоянии тот ни находился. Это явление было предсказано еще в 1930-х годах Эйнштейном, Подольским и Розеном. На протяжении многих лет ученые разрабатывали способы запутывания сначала частиц, а затем и крошечных объектов, но по-прежнему неясно, можно ли найти способ запутать крупные объекты, которые подчиняются законам классической физики. В своей работе Шнабель предложил метод, способный осуществить такой план, и считает, что он сработает.

План Шнабеля заключается в том, чтобы разместить два зеркала в интерферометре Майкельсона таким образом, чтобы в обе стороны обеих зеркал попадал свет. Также размещенные в интерферометре зеркала должны колебаться, когда в них попадает свет. Это обеспечит передачу импульса между зеркалами и светом. Колебания зеркал будут влиять на фазу отраженного света, в результате чего импульс и свет будут запутываться. В этот же момент запутанность может «поменяться местами» с зеркалами, в результате чего те будут запутаны, в процессе измерения выхода световых лучей.

Зафиксировать факт того, что запутанность будет иметь место, продолжает ученый, можно будет отключив источник света и дав системе отдохнуть короткий промежуток времени, после чего сделает одно измерение и второе — когда отключается один из светоделителей, повторяя раз за разом.

Шнабель отмечает, что есть несколько проблем, которые необходимо преодолеть, прежде чем начинать эксперимент, например, охлаждение зеркал и защита их от влияния окружающей среды.

В 1935 году Эйнштейн, Подольский и Розен (ЭПР) запутали две частицы, чтобы проиллюстрировать неполноту квантовой теории, тем самым, однако, подтвердив ее справедливость. В последние десятилетия были успешно созданы микроскопические системы с запутанностью в той или иной степени, предоставляющие все более убедительные данные в пользу квантовой теории. Сегодня считается возможным создание двух объектов в состоянии запутанного ЭПР-движения массой до килограмма, разумеется, с использованием самых передовых технологий. Создание и подтверждения запутанного ЭПР-движения зеркал в интерферометрических детекторах гравитационных волн ставит перед собой задачу проверки квантовой теории по отношению к макроскопическим объектам и возможности будущей проверки квантовых теорий, включающих нерелятивистскую гравитацию.