FoodPro Preloader

Quantum Entanglement oppretter en ny tilstand


Atomspinnene (vist her som svarte piler) ble koblet sammen med kvanteforbindelser (bånd), slik at hvis et atoms rotasjon ble endret, ville spinnet av den inntrappte partneren også endres. Fysikere har brukt en kvanteforbindelse Albert Einstein kalte "spooky action on a distance" for å knytte 500.00

Atomspinnene (vist her som svarte piler) ble koblet sammen med kvanteforbindelser (bånd), slik at hvis et atoms rotasjon ble endret, ville spinnet av den inntrappte partneren også endres.

Fysikere har brukt en kvanteforbindelse Albert Einstein kalte "spooky action on a distance" for å knytte 500.000 atomer sammen slik at deres skjebne var sammenflettet. Atomene ble koblet sammen med "innblanding", noe som betyr at en handling utført på et atom vil reverberate på ethvert atom inntrappet med det, selv om partiklene er langt fra hverandre. Den enorme skyen av inntrappte atomer er den første "makroskopiske spin-singlet", en ny tilstand av materie som ble spådd, men aldri før realisert.
Entanglement er en konsekvens av kvantemekanikkens underlige sannsynlighetsregler og synes å tillate en uheldig øyeblikkelig forbindelse over lange avstander som trosser lovene i vår makroskopiske verden (derfor Einsteins "spooky" kommentar). En spin-singlet er en form for entanglement hvor flere partiklers spinn-deres iboende vinkelmomentum - legger opp til 0, noe som betyr at systemet har null totalt vinkelmoment.
Eksperimentatorene arbeidet med rubidiumatomer, som har en konstant spinnverdien på 1. (Alle partikler har en uendret spinverdi, en kvantekarakteristikk som alltid er gitt i tall uten enheter.) Den eneste måten for en gruppe av disse atomene å ha spinn som legger til null-kravet til en spin-singlet-er hvis retningen av spinnene avbryter hverandre ut. Og når to eller flere atomer er innfestet i en rotasjons singlet, vil deres spinn alltid være lik null. Det betyr at bølgende, hvis retningen på et atoms rotasjon er endret, vil de inntrappede fellesskapene endre spinnene tilsvarende, og øyeblikkelig, for å bevare summen av null total spinn.
En slik stor gruppe atomer på denne måten var ikke lett å gjøre. For det første avkjølte forskerne atomaene til 20 millionerths av en kelvin-en frigid temperatur som var nødvendig for å holde atomene nesten helt stille; eventuelle kollisjoner mellom dem ville forstyrre spinnene deres. Da, for å bestemme atomerens totale rotasjon, utførte forskerne det som kalles en kvantum-utslippsmåling - et passivt middel til å lære om et kvantesystem som unngår å endre sin tilstand. (Dette er nødvendig fordi aktive målinger av kvantesystemer har en tendens til å forstyrre fagene deres, uigenkallelig å endre det som blir målt.)
For å gjøre nondemolition måling, sendte forskerne en puls på ca 100 millioner fotoner (partikler av lys) gjennom atomenes sky. Disse fotonene hadde energier som nettopp var beregnet slik at de ikke ville spenne atomer, men heller ville passere gjennom. Fotonene selv ble imidlertid påvirket av møtet. Atomenes spinn fungerte som magneter for å rotere polarisasjonen eller orienteringen av lyset. Ved å måle hvor mye fotonens polarisasjon hadde forandret seg etter å ha passert gjennom skyen, kunne forskerne bestemme total rotasjon av skyens atomer.
Selv om målingen ikke forandret partikkels rotasjonstilstand, har den fått til følge at mange sammenblandes med hverandre. Forskerne antar at atomene startet med spinn som peker i tilfeldige retninger. I noen tilfeller viste imidlertid måling at deres totale økte til null. Da det skjedde, ble målingen "låst inn" nettolutt, på en måte, slik at etterfølgende målinger fortsatte å finne ut at totalspinnet var null. "Målet selv har på en eller annen måte opprettet singlet-staten, " sier Naeimeh Behbood fra Institute of Photonic Sciences i Barcelona. "Det har skapt en forstyrret stat fra en stat uten forstyrrelse. Hvordan det gjør dette er et dypt mysterium om kvantemekanikk. "
Det totale forsøket involverte en sky på ca. en million rubidiumatomer, men de passive målingene kunne ikke kvantifisere nøyaktig hvor mange av disse atomene som ble inntrappet. For systemets totale rotasjon til lik null, garanterer kvantens grenser for måling at minst halvparten av dem - 500.000 atomer - ble viklet inn. Det er fremdeles et rekordnummer for en spinn-singlet, og første gang at hele atomer har blitt viklet inn i et makroskopisk system med netto null-spinn. (Tidligere eksperimenter har gjort dette til fotoner.) Studien ble publisert 25. august i Physical Review Letters . "Jeg finner det et bemerkelsesverdig resultat både for grunnleggende og anvendt forskning, " sier fysikeren Marco Koschorreck ved Universitetet i Bonn, som ikke var involvert i studien. Fordi de viklede atomene er veldig følsomme for magnetisk manipulasjon, sier han, at den makroskopiske spin-singlet kunne brukes til å avkaste magnetfelter.
I nær fremtid vil forskerne bedre forstå den nye tilstanden av materie de opprettet. For eksempel, fordi de bare kjenner den totale spinnet av skyen, vet de ikke hvordan enkelte atomer bidrar til det. "For eksempel, hvilke atomer er sammenklemt?" Spør Behbood. "Er det nærmeste naboer [par atomer rett ved siden av hverandre] eller de fjerneste atomer-eller er det tilfeldig? Danner atomaene singler i par eller i større grupper? "Slike spørsmål kan hjelpe forskerne bedre å forstå hvordan kvantumnondemolition produserer entanglement og hvordan man kan manipulere den til praktiske formål. Jo mer vi forstår entanglement, jo mindre "spooky" blir det.

Anbefalt


Aviation Industry ser ut til å løse et karbonproblemManglende nøytroner kan føre et hemmelig liv som mørk materieKan vi holde flyene trygge uten å drepe så mange fugler?Hva lærer forskere ved å binde fugler?Records from Ancient China Reveal Link Between Epidemics and Climate ChangeMan-Made Genetiske Instruksjoner Yield Living Cells for første gang2017 Var det tredje hotteste året på rekord for USABybeboere Kjør avskoging i 21. århundre