Крошечные квантовые флуктуации сдвинули зеркало массой 40 кг
Logo
Cover

Для обитателей макромира законы квантовой физики кажутся парадоксальными — частицы телепортируются через непроницаемые барьеры, находятся одновременно в двух состояниях, общаются на огромных расстояниях. Обычно все эти явления происходят только в микромире, но физики из США стали свидетелями того, как квантовое событие воздействовало на макроскопический объект.

Квантовая флуктуация — один из тех феноменов квантовой физики, которые кажутся невозможными. По сути, это когда в якобы пустом пространстве возникают и исчезают частицы, создавая фоновый квантовый шум. Но оказывается, пишет New Atlas, что этого квантового шума достаточно для того, чтобы сдвинуть макроскопический объект — по крайней мере, в лабораторных условиях. Ученые из MIT и LIGO наблюдали, как квантовые флуктуации двигают 40-килограммовое зеркало — всего на одну секстиллонную метра.

Такие вещи постоянно случаются, но обычно вокруг слишком много помех, чтобы заметить их. Поэтому ученым пришлось пойти в одно из самых «тихих» мест на планете — в один из корпусов LIGO, лаборатории по обнаружению гравитационных волн. Здесь расположено достаточно чувствительное оборудование, хорошо защищенное от внешних шумов.

Для того чтобы максимизировать квантовые флуктуации, ученые использовали «квантовый сжиматель» для лазера LIGO. Квантовые флуктуации возникают из принципа неопределенности — то есть, чем точнее измерено одно свойство частицы, тем меньше можно быть уверенным в других. В данном случае, эти свойства — фаза и амплитуда. Квантовый сжиматель сужает неопределенность фазы, что повышает неопределенность амплитуды. А это повышает вероятность воздействия на зеркало.

«Эта квантовая флуктуация в лазерном свете может вызывать давление излучения, которое действительно способно сдвинуть объект, — сказал Ли Маккаллер, соавтор исследования. — Объект в нашем случае — это 40-килограммовое зеркало, которое в миллиард раз тяжелее, чем нанообъекты, на которых изучали этот квантовый эффект другие группы».       

Исследование не просто помогает ученым лучше понять квантовый мир, но и может улучшить работу детекторов гравитационных волн LIGO.

Недавно команда американских физиков доказала возможность создания кубитов на основе отдельных электронов. Результаты их эксперимента открывают дорогу для будущих исследований квантовой телепортации с участием спиновых состояний всей материи, а не только фотонов.