Запутанность сохраняется между топ-кварками, самыми тяжелыми из фундаментальных частиц
Физики из Рочестера обнаружили в CMS «жуткие действия на расстоянии»
Эксперимент группы физиков из Рочестерского университета дал значительный результат, связанный с квантовой запутанностью — эффектом, который Альберт Эйнштейн назвал «жутким действием на расстоянии».
Пары частиц могут настолько переплестись друг с другом, что одну уже невозможно описать без другой, как бы далеко они ни находились друг от друга. Что еще более странно, изменение одной из них мгновенно вызовет изменение ее партнера, даже если он находился на другом конце вселенной.
Идея, известная как квантовая запутанность, кажется нам невозможной, поскольку мы находимся в сфере классической физики. Тем не менее, десятилетия экспериментов неизменно подтверждают запутанность, и она составляет основу новых технологий, таких как квантовые компьютеры и сети.
Ранее квантовая запутанность наблюдалась между стабильными частицами, такими как фотоны или электроны.
Но теперь ученые открыли новые горизонты, впервые обнаружив, что запутанность сохраняется между нестабильными топ-кварками и их партнерами из антиматерии на расстояниях, превышающих те, которые могут быть охвачены информацией, передаваемой со скоростью света. В частности, исследователи наблюдали спиновую корреляцию между частицами.
Таким образом, частицы продемонстрировали то, что Эйнштейн назвал «жутким действием на расстоянии».
«Новый путь» для квантовых исследований
Об этом открытии сообщило сотрудничество Компактного мюонного соленоида (CMS) в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН), где проводился эксперимент.
«Подтверждение квантовой запутанности между самыми тяжелыми фундаментальными частицами, топ-кварками, открыло новый путь для исследования квантовой природы нашего мира при энергиях, значительно превышающих доступные», — говорится в отчете.
ЦЕРН, расположенный недалеко от Женевы, Швейцария, является крупнейшей в мире лабораторией физики элементарных частиц. Производство топ-кварков требует очень высоких энергий, доступных на Большом адронном коллайдере (БАК), который позволяет ученым отправлять частицы высокой энергии, летящие почти по 27-километровой подземной трассе со скоростью, близкой к скорости света.
Явление запутанности стало основой развивающейся области квантовой информатики, которая имеет широкое применение в таких областях, как криптография и квантовые вычисления.
Топ-кварки, каждый из которых тяжелее атома золота, могут быть произведены только на коллайдерах, таких как БАК, и поэтому вряд ли будут использованы для создания квантового компьютера. Но исследования, подобные тем, что провела научная группа Рочестерского университета, могут пролить свет на то, как долго сохраняется запутанность, передается ли она «дочерям» частиц или продуктам распада, и что в конечном итоге разрушает запутанность, если вообще что-то происходит.
Теоретики полагают, что Вселенная находилась в запутанном состоянии после начальной стадии быстрого расширения. Новый результат, наблюдаемый исследователями, может помочь ученым понять, что привело к потере квантовой связи в нашем мире.