Учёные из Калифорнийского технологического института научились управлять движением отдельных атомов и создавать состояние гиперзапутанности — это открывает путь к новым квантовым технологиям и точным измерениям.
Физики из Калифорнийского технологического института (Калтех) разработали метод, позволяющий контролировать сразу несколько свойств отдельных атомов. Они объединили электронные состояния и движение частиц в единое запутанное состояние — гиперзапутанность. Такой подход позволяет кодировать больше квантовой информации при меньших затратах.
В основе эксперимента — квантовый оптический пинцет. Он направляет лазерный луч на отдельный атом и позволяет зафиксировать его в нужной точке. Калтех использует эту технологию уже несколько десятилетий. С её помощью учёные наладили квантовую коррекцию и разработали самые точные часы в мире.
До сих пор мешал один важный фактор — атомы всегда немного движутся. Это движение создавало шум и снижало точность экспериментов. В новом проекте исследователи решили использовать его как ресурс.
Они охладили нейтральный атом щелочноземельного металла и почти полностью остановили его движение, затем создали суперпозицию — атом стал колебаться в двух направлениях одновременно. После этого его связали с другим атомом, добавив к запутанному состоянию электронные характеристики. В результате получилась гиперзапутанная пара: у атомов совпадали и энергия, и траектория движения.
«Раньше мы умели управлять только электронами внутри атома. Теперь контролируем и его движение целиком. Это как если бы вы полностью разобрали и собрали игрушку, узнав, как она работает», — объяснили участники эксперимента.
Исследование ставило задачу — выяснить, как далеко можно зайти в контроле над частицами. Учёные уверены, что гиперзапутанность пригодится в практических задачах: квантовом моделировании, вычислениях и системах измерения, где требуется сверхточность.
