Учените откриха удивително прост начин за създаване на мощни квантови състояния

Изследователи от Чикагския университет са открили, че с помощта на прости модификации на стандартна квантова оптична апаратура може да се генерира широк спектър от силно заплетени квантови състояния. Работата им е публикувана в списанието Physical Review X.

Традиционно създаването на сложни заплетени състояния, необходими за квантови сензори и компютри изискваше сложно оборудване. Учените предложиха по-прост теоретичен метод, използващ инструменти, които вече са широко разпространени в лабораториите. Техният подход се основава на системата за „кавитационна квантова електродинамика“ (cavity QED), при която атомите се поставят в оптична кухина между две огледала.

Проблемът при стандартните системи е, че всички атоми взаимодействат със светлината по един и същ начин, което ограничава видовете получавани състояния. Изследователите са намерили начин да намалят тази симетрия: допълнителни лазери или магнитни полета изместват енергиите на възбудените състояния на различни групи атоми. Атомите са разположени така, че всеки от тях има партньор с равно, но противоположно енергийно изместване. Това позволява на атомите да се държат по различен начин, като същевременно се запазва управляемостта на системата.

Едно от основните приложения е квантовото сондиране. Предложената система с две групи атоми може да измерва градиентите на магнитни или гравитационни полета, като едновременно с това филтрира фоновия шум. Това съчетава висока чувствителност с устойчивост към смущения, което обикновено е несъвместимо. Освен това платформата е способна да генерира необичайни състояния, например състоянието AKLT, известно от 80-те години и потенциално полезно за квантовите изчисления. Засега работата е с теоретичен характер, но изследователите вече обсъждат експериментални проверки с други групи.