Ученым-физикам из университета Глазго в Шотландии удалось получить первый в истории снимок, на котором запечатлено явление квантовой запутанности, явление, которое было охарактеризовано Альбертом Эйнштейном, как "призрачное действие на расстоянии". Отметим, что этот снимок не выглядит захватывающим, но это нечеткое серое изображение впервые демонстрирует нам взаимодействие между частицами, определяемое странными законами квантовой механики, которые лежат в основе технологий квантовых вычислений.
Квантовая запутанность возникает между двумя частицами при определенных условиях, в которых эти частицы становятся связанными "невидимыми нитями". И принудительное изменение состояния одной из запутанных частиц моментально отражается на состоянии второй частицы, невзирая на разделяющее их расстояние, которое может быть сколь угодно большим.
На приведенном выше снимке показана квантовая запутанность между двумя фотонами света. Запутанность этих частиц действует только в течение очень короткого промежутка времени, в течение которого квантовые состояния фотонов полностью синхронизированы.
Для того, чтобы получить данный снимок, ученые создали целую систему, в которой вырабатывались потоки запутанных фотонов. Некоторые уникальные оптические элементы этой системы позволили ученым сделать снимки четырех фотонов в условиях четырех разных фазовых переходов, через которые они проходят, перемещаясь в пределах экспериментальной установки.
Уникальные оптические элементы, которые упоминались чуть выше, позволяют разделить один луч на два луча, в каждом из которых находятся только "половинки" запутанных пар фотонов. Один из лучей пропускается через жидкокристаллический материал с активными элементами из бората бария, что вызывало последовательность из четырех фазовых переходов у этих фотонов. В это же самое время ученые наблюдали и делали снимки вторых "половинок" запутанных пар, фотонов, которые проходят через такие же фазовые переходы, что и первые части пары.
Отметим, что определение квантовой запутанности было сделано в свое время Альбертом Эйнштейном, а другой ученый-физик, Джон Стюарт Белл, развил дальше эту теорию и создал проверочный тест, названный неравенством Белла. Если результаты экспериментов нарушают это неравенство, то это служит подтверждением существования настоящего явления квантовой запутанности.
"На полученных нами снимках демонстрируется явное нарушение неравенства Белла" - пишут исследователи, - "Проведенные эксперименты и полученные нами результаты открывают путь к созданию новых видов квантовых схем, выполняющих обработку квантовой информации при помощи значений так называемых "пространственных переменных"".
