Российские учёные предложили сверхточную «квантовую линейку»

Команда исследователей под руководством российских специалистов создала сверхточную «квантовую линейку», позволяющую измерять расстояние в сотни километров с точностью до миллиардных долей метра.

В работе принимали участие физики из Российского квантового центра, МФТИ, ФИАНа и парижского Института оптики. Речь идёт о формировании особого состояния квантовой запутанности. Предложенная техника позволяет использовать квантовые эффекты для повышения точности измерения расстояния между наблюдателями, которые отделены друг от друга средой с потерями.

Предметом исследований стали так называемые N00N-состояния фотонов, в которых возникает суперпозиция пространственных положений не одного фотона, а сразу множества. То есть многофотонный лазерный импульс одновременно находится в двух точках пространства.

В оптических интерферометрах лучи лазера, приходящие от двух зеркал, «смешиваются» друг с другом, и возникает интерференция — волны света, накладываясь, либо гасят друг друга, либо усиливают — в зависимости от точного положения зеркал. Это позволяет измерять их микроскопические смещения, потому что расстояние между полосами равно длине волны — примерно 0,5–1 микрона. Однако для многих экспериментов нужна ещё более высокая точность. Например, для обнаружения гравитационных волн требовалось измерять смещения, сопоставимые с диаметром протона.

Именно в таких ситуациях могут пригодиться N00N-состояния, поскольку при интерференции они создают полосы, расстояния между которыми много меньше длины волны. Соответственно, повышается и точность измерения расстояний. Однако проблема заключается в том, что N00N-состояния чрезвычайно чувствительны к потерям. Обойти трудность группе исследователей удалось за счёт обмена запутанностями. Подробнее об исследовании можно узнать здесь.

Источник: