Исследование было опубликовано по своей природе Фотоника.В 1935 немецкий физик Эрвин Шродинджер предложил мысленный эксперимент, где кошка, скрытая от наблюдателя, находится в суперположении двух государств: это было и живо и мертво. Кошка Шродингера была предназначена, чтобы показать, насколько радикально отличающийся макроскопический мир, который мы видим, от микроскопического мира, которым управляют законы квантовой физики.
Однако развитие квантовых технологий позволяет создать все более и более сложные квантовые состояния, и мысленный эксперимент Шродингера больше не кажется слишком далеким вне досягаемости.«Один из фундаментальных вопросов физики – граница между квантом и классическими мирами. Могут квантовые явления, обеспечил идеальные условия, наблюдаться в макроскопических объектах? Теория не дает ответа на этот вопрос – возможно, нет такой границы.
То, в чем мы нуждаемся, является инструментом, который исследует его», говорит Львовский, который является преподавателем в Университете Калгари и главой Квантовой Лаборатории Оптики российского Квантового Центра, где эксперимент был настроен.Точно такой инструмент обеспечен физическим аналогом кошки Schrodinger – объект в квантовом суперположении двух государств с противоположными свойствами.
В оптике это – суперположение двух волн когерентного света, где области электромагнитных волн указывают в двух противоположных направлениях сразу. До сих пор эксперименты могли только получить такие суперположения при маленьких амплитудах, которые ограничивают их использование. Группа Lvovsky выполнила процедуру «размножения» таких государств, который позволяет получить оптических «кошек» более высоких амплитуд с большим успехом.Аспирант соавтора и Университета Калгари Анастасия Пушкина объясняет: «Идея эксперимента была предложена в 2003 группой профессора Тимоти Ральфа из Университета Квинсленда, Австралия.
В сущности мы вызываем вмешательство двух «кошек» на разделителе луча. Это приводит к запутанному государству в двух каналах продукции того разделителя луча. В одном из этих каналов помещен специальный датчик. В конечном счете этот датчик показывает определенный результат, «кошка» рождается во второй продукции, энергия которой – более двух раз энергия начальной».
Группа Lvovsky проверила этот метод в лаборатории. В эксперименте они успешно преобразовали пару отрицательных сжатых «кошек Schrodinger» амплитуды 1.15 единственной уверенной «кошке» амплитуды 1.85. Они произвели несколько тысяч таких увеличенных «кошек» в своем эксперименте.
«Важно, чтобы процедура могла быть повторена: новые ‘кошки’ могут, в свою очередь, быть перекрыты на разделителе луча, произведя один с еще более высокой энергией, и так далее. Таким образом возможно раздвинуть границы квантового мира шаг за шагом, и в конечном счете понять, есть ли у этого предел», говорят первый автор относительно исследования, аспирант от российского Квантового Центра и Московского государственного Педагогического Университета, Демида Сычева.
У таких макроскопических «кошек Schrodinger» были бы применения в квантовой коммуникации, телепортации и криптографии.