Запутанные фотоны путешествуют сквозь время

Исследователи из Еврейского университета в Иерусалиме смогли создать квантовую запутанность в разных парах фотонов, которые при этом никогда не сосуществовали в одном времени. Это открытие меняет некоторые представление о квантовой физике и имеет практическое значение. Например, если есть возможность копировать состояние фотона из прошлого, то можно создать шифровальные ключи, которые невозможно взломать. Также открытие может привести к созданию так называемого истинного сверхпроизводительного квантового компьютера.

Запутанность является особым квантовым состоянием двух связанных частиц: когда состояние одной меняется, тут же меняется состояние другой. Новое исследование показывает, что эта уникальная особенность работает не только сквозь любое расстояние, но и время.

Чтобы доказать это, ученые впервые использовали лазер для запутывания между парами фотонов, P1 (пара номер 1), P2 (пара номер 2) и так далее. Исследователи измеряли поляризацию Р1 сразу после запутывания другой пары фотонов, P3, P4. Затем измеряли поляризацию P2 и P3, и одновременно запутывали их друг с другом. После этого, в конце концов, измеряют P4. Получается длинная малопонятная обывателю цепочка квантовых запутанностей и измерений, но итог ясен всем: пара P4 находится в состоянии квантовой запутанности с парой P1.

Находится она в таком состоянии очень короткое время, но и этого достаточно, чтобы понять: квантовая запутанность существует между парами, одна из которых (Р1) на момент измерения другой (P4) уже давно исчезла. Другими словами, ученые запутали две разнесенные во времени фотонные пары: запутали один фотон в первой паре с другим фотоном из второй пары. Первый фотон родился раньше второго, но тем не менее удалось добиться состояния квантовой запутанности.

Схема эксперимента израильских ученых. Рисунками коляски и надгробия отмечены, соответственно, моменты рождения и смерти фотонов

Исследователи предполагают, что результаты их эксперимента показывают, что квантовая запутанность не является физическим свойством и материальным явлением. Запутанность двух фотонов может существовать даже если фотоны существуют в разные промежутки времени. Это еще раз доказывает, что квантовые события не всегда имеют аналоги в наблюдаемом мире. Состояние квантовой запутанности разделенной по времени можно очень приблизительно сравнить с пятном света от фонарика на стене: включили/выключили фонарик, а пятно света появилось и исчезло уже после того, как фонарик спрятали в карман. В макромире это невозможно, но в квантовом – это реальность.