Репортаж от Wedoany，Исследовательская группа Ци Мяо (Qimiao Si) из Университета Райса (Rice University) опубликовала статью в журнале Nature Communications, предложив новый метод усиления и использования квантовой запутанности в макроскопических системах через связь квантового света с квантовыми материалами.
Феномен квантовой запутанности обычно наблюдается только в квантовых системах, состоящих из небольшого числа частиц, и исследователи могут использовать его для хранения и обработки квантовой информации. Возможность существования и использования квантовой запутанности в макроскопических системах, содержащих большое количество частиц, является сложной задачей современной физики. Ци Мяо является профессором физики и астрономии имени Гарри К. и Ольги К. Висс (Harry C. and Olga K. Wiess Professor of Physics and Astronomy) и директором Альянса экстремальных квантовых материалов (Extreme Quantum Materials Alliance).
Основная идея теории заключается в размещении квантового материала в небольшом зеркальном резонаторе и приближении его к квантовой критической точке. При введении фотонов порог взаимодействия, необходимый для гибридной запутанности между фотонами и веществом, значительно снижается. Долгое время создание такой гибридной системы «резонаторный фотон-вещество» было сложной задачей, поскольку требовало чрезвычайно сильного взаимодействия света с веществом, что трудно реализовать инженерно. Новая теория предлагает снизить порог входа в гибридное запутанное состояние за счет приближения материала к его квантовой критической точке.
Аспирант Университета Райса и один из соавторов исследования Ван Имин (Yiming Wang) объясняет, что квантовая критическая точка — это точка, в которой материал «выбирает» между двумя различными квантовыми фазами. Материал находится в одной фазе и может перейти во вторую фазу только при достижении квантовой критической точки. В этой теории исследователи могут усилить запутанность света и вещества с помощью нетермических методов (например, приложения давления или изменения химического состава). Чем ближе материал к квантовой критической точке, тем ниже порог сильной квантовой запутанности. При введении света в зеркальный резонатор запутать их становится гораздо проще.
Другой соавтор статьи, бывший постдок Университета Райса Шувик Сур (Shouvik Sur), отмечает, что как только свет и вещество запутываются, их индивидуальные свойства начинают отражать друг друга. Когда материал, находясь в запутанности со светом, достигает квантовой критической точки и переходит во вторую фазу, свет также претерпевает переход.
В прошлом году команда Ци Мяо обнаружила, что в квантовых критических материалах, известных как странные металлы, квантовая запутанность не только существует, но и усиливается. Такая квантовая запутанность может стать важным ресурсом для квантовых технологий — если ученые найдут способ ее извлечения. Новая теория позволяет извлекать квантовую запутанность с помощью квантового света: после запутывания фотонов с веществом свет можно извлечь из резонатора. Такая система может поддерживать разработку технологий следующего поколения, таких как квантовое зондирование.
Ци Мяо отмечает, что в конечном итоге это открывает путь к получению квантовой запутанности вещества с помощью квантового света, что может заложить основу для извлечения ресурсов квантовой запутанности и реализации новых функций квантовых материалов.
Исследование было поддержано программой фундаментальных энергетических наук Управления науки Министерства энергетики США (DE-SC0026179), Управлением научных исследований ВВС США (FA9550-21-1-0356), Фондом Роберта А. Уэлча (C-1411) и стипендией для преподавателей Ванневара Буша (Vannevar Bush Faculty Fellowship, ONR-VB N00014-23-1-2870).
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
