Физикам удалось «запутать» между собой фотоны, разделенные не только пространством, но и временем.

Стандартный «обмен запутанностью» (вверху) реализуется даже тогда, когда исходные пары фотонов не только создаются в разное время, но и теряют одного из своих участников раньше, чем происходит обмен (внизу).

Известно, что квантовая запутанность позволяет сохранять взаимосвязь квантовых состояний объектов, даже если они разделены огромными расстояниями, так что изменения состояния одной системы (например, поляризации фотонов) мгновенно отразится на состоянии другой. В принципе, квантовая теория предсказывает, что «запутанные» между собой объекты могут быть разделены не только пространством, но и временем. Теперь израильским физикам удалось доказать это экспериментально.

В эксперименте был использован процесс «обмена запутанностью» (entanglement swap): ученые берут две пары запутанных фотонов и, выбрав из них по одному фотону, запутывают их между собой. Это приводит к нарушению первоначальных запутанностей и созданию новой с участием освободившихся фотонов.

Так, направив лазер на особый кристалл, физики создали две запутанных пары фотонов: 1 и 2, 3 и 4. Теперь, если запутать между собой фотоны 2 и 3, пары обменяются запутанностями, и изначально не связанные между собой 1 и 4 тоже окажутся запутанными. Ученые, поэкспериментировав со временными интервалами, выяснили, что запутанность 1 и 4 будет сохраняться, даже если эти фотоны не существуют одновременно.

Хронологически эксперимент строился так:

1. Была создана запутанная пара 1−2.

2. Была измерена поляризация фотона 1, что привело к его разрушению.

3. Была создана запутанная пара 3−4.

4. Были выполнены так называемые «проекционные измерения» (projective measurement) состояний фотонов 2 и 3, что привело к их разрушению, но при этом и к созданию запутанной пары 2−3. По принципу «обмена запутанностью» запутанными оказались и фотоны 1−4, хотя 1 был уничтожен раньше, чем появился на свет 4.

Эксперименты подтвердили существование связи между поляризацией фотонов 1 и 4, разделенных не только пространством, но и временем.

По сообщению Wired