Физики из Университета Базеля впервые наблюдали корреляции Белла

Москва, 04:24, 22 Апр 2016, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Атомный мир существует в соответствии с правилами квантовой механики, где свойства частицы могут быть полностью неопределенными, и также тесно связанными с другими частицами. Физики из Университета Базеля впервые наблюдали эти так называемые корреляции Белла между сотнями атомов. Их выводы опубликованы в научном журнале Science.

Бытовые предметы обладают некими свойствами, независимо друг от друга и независимо от того, наблюдаем ли мы их или нет. Эта кажущаяся определенность не существует в области малых частиц. Местоположение, скорость или магнитный момент атома могут быть полностью неопределенными, и очень сильно зависят от измерений других далеких атомов.

Предположение, что атомы обладают своими свойствами независимо от измерений и независимо друг от друга, называется корреляцией Белла. Если она нарушается по результатам эксперимента, следует, что свойства атомов должны быть взаимозависимыми. Она также подразумевает, что каждый атом приобретает свои свойства только в момент измерения. Перед измерением, эти свойства не только неизвестны … они даже не существуют!

Команда исследователей под руководством профессоров Николя Сангуара и Филиппа Трутлена из Университета Базеля впервые наблюдали корреляции Белла в относительно большой системе, в частности, среди 480 атомов в конденсате Бозе-Эйнштейна. Более ранние эксперименты проводились с максимумом 14 атомами. Полученные результаты означают, что эти своеобразные квантовые эффекты могут быть справедливы в более крупных системах.

Для наблюдения корреляции Белла в системах, состоящих из многих частиц, ученые применили недавно открытое неравенство Белла, позволяющее не требовать измерения каждой частицы индивидуально. Исследователи проверили свой метод в лаборатории, где небольшие облака ультрахолодных атомов охладили лазерным лучом с точностью до нескольких миллиардных долей градуса выше абсолютного нуля. Атомы в облаке постоянно сталкиваются, в результате чего их магнитные моменты начинают медленно запутываться. Когда эта запутанность достигает определенной величины, корреляции Белла могут быть обнаружены путем анализа состояний двух атомов.

Представленная работа может открыть новые возможности в квантовых технологиях, например, для генерации случайных чисел или для квантово-защищенной передачи данных.