Частицы из настоящего и прошлого

pic_1369294971.jpg

Физики из Еврейского университета в Иерусалиме получили квантово запутанную пару из двух фотонов. При этом одного из фотонов к моменту запутывания уже не существовало. Краткое описание опыта приводит Science Now (май 2013 г.),  статья  появилась в журнале Physical Review Letters. Препринт уже достаточно давно доступен на сайте arXiv.org (1209.4191 - октябрь 2012 г.)

Запутанными частицами называют частицы, квантовые характеристики которых связаны друг с другом, то есть, они рассматриваются как единая квантовая система. Воздействие на такую систему - например, измерение какого-нибудь параметра одной из частиц - сказывается на состоянии всего объекта, то есть, в том числе, и на состояниях ее коллег.
Ученым известно множество способов запутать частицы. Простейшим примером возникновения пары запутанных фотонов является случай, когда они испущены одним источником в результате некоторого физического процесса. На эту роль подходит эффект появления двух квантов света при поглощении другого кванта особым кристаллом, известный как спонтанное параметрическое рассеяние.
В рамках работы израильские ученые оттолкнулись от результатов исследований, в которых два фотона запутали не напрямую, а косвенным путем. Помимо непосредственного воздействия на фотоны 1 и 2 можно сначала запутать между собой пару 1 и 3, а также пару 2 и 4 - после чего направить частицы 3 и 4 на детектор, определяющий их состояние. Такая операция давно известна, доказано то, что она приводит к запутыванию фотонов 1 и 2, но ученые внесли в нее радикальное изменение: в их статье описывается несколько иная схема опыта.
Исследователи сначала создали пару фотонов 1 и 2. Затем измерялась поляризация фотона 1, который при этом прекращал свое существование и только потом создавалась пара фотонов 3 и 4. Фотоны 2 и 3 (уцелевший представитель первой пары и один из представителей пары, созданной во вторую очередь) попадали в детектор и далее срабатывал тот же механизм, что в опыте с двумя целыми парами. Фотон 4 запутывался с фотоном 1, хотя того уже и не существовало.
Для определения того, что фотон 4 с чем-то запутан, ученые измеряли поляризацию обоих частиц (у первого фотона это происходило в момент его поглощения) и потому имели полную информацию об их состоянии. Как именно интерпретировать подобное запутывание с несуществующей частицей, вопрос уже более сложный и относится к фундаментальным проблемам квантовой механики - сами ученые ответа на него не дают.
Лента.ру