Читать «Журнал "Компьютерра" №772» онлайн - страница 9

Как известно, квантовый мир от классического можно отличить по нескольким основным признакам. Это возможность квантовой интерференции, суперпозиции разных состояний одной частицы и запутанности состояний двух или большего количества частиц. Хрестоматийный пример - кот Шредингера, который в квантовом мире мог бы находиться в состоянии суперпозиции: ни жив, ни мертв. Но еще никому не удавалось наблюдать суперпозицию или запутанность таких крупных объектов. И до сих пор не известно - почему. То ли это просто временные технические трудности и достаточно научиться как следует изолировать крупный объект от внешнего шума, чтобы наблюдать его квантовые свойства. То ли есть какие-то принципиальные, но пока неизвестные физические ограничения, которые по мере укрупнения объекта разрушают квантовые законы.

Пока ситуация не разъяснилась, физики стремятся сделать систему попроще и побольше и добиться от нее квантового поведения. К примеру, уже удалось наблюдать квантовую интерференцию крупных молекул фуллерена С60 и суперпозицию двух токов, циркулирующих по сверхпроводящему кольцу в противоположных направлениях, а также запутанность улетевших друг от друга на десятки километров фотонов. Но запутанные состояния тяжелых частиц, разнесенных друг от друга на классические расстояния, получить сложнее. А именно такие состояния нужны для квантовых компьютеров и для систем хранения/передачи данных.

Американцы воспользовались своим богатым опытом работы с ионами в электромагнитных ловушках. Из двух пар положительных ионов бериллия-9 и магния-24, выстроенных в линию на расстоянии нескольких микрон друг от друга, они создали пару гармонических осцилляторов с ионами магния посередине. Гармонический осциллятор - это, пожалуй, самый простой и любимый физиками объект исследований. Его можно реализовать в виде маятника, грузика на пружинке, скрипичной струны, электромагнитной волны в резонаторе лазера или, как в данном случае, пары ионов в потенциальной яме поля электрода. Внутренние состояния ионов бериллия запутали, затем развели две пары на четверть миллиметра и импульсом лазера преобразовали внутренние состояния бериллия в механические колебания каждой пары магний-бериллий. Так удалось запутать два достаточно тяжелых осциллятора, которые оставались в этом состоянии сто миллисекунд, что очень долго для опытов такого рода.

Авторы полагают, что подобные эксперименты можно реализовать с различными нано- и микромеханическими резонаторами. Интересно будет попробовать запутать сразу несколько пар ионов и использовать их в квантовых вычислениях. Вполне возможно, что эта работа станет толчком для нового направления исследований, которое позволит нащупать заветную границу между квантовым и классическим миром. ГА