Исследователи из Венского технического университета (TU Wien), объединившись с коллегами из Китая, разработали компьютерные модели, способные симулировать ультрабытрые процессы и анализировать эволюцию квантовых эффектов во времени. Результаты их исследований были опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Квантовая теория описывает явления, происходящие в крайне короткие временные промежутки. Сегодня появляется возможность изучения практически «мгновенного» развития этих эффектов. Ученые исследовали атомы, находящиеся под воздействием сверхинтенсивных и высокочастотных лазерных импульсов. В этом процессе электрон выбивается из атома и отрывается. При достаточной силе излучения возможно воздействие и на второй электрон в атоме: он может перейти в более высокоэнергетическое состояние и начать вращаться вокруг атомного ядра по новому пути.
Ученым удалось выявить, что при использовании определенного измерительного протокола, объединяющего два различных лазерных луча, можно достичь ситуации, в которой «момент рождения» покинувшего электрон атома оказывается связанным с состоянием оставшегося электрона. Эти два аспекта оказываются квантово запутанными.
«Это означает, что «момент рождения» электрон, покинувшего атом, в сущности, неизвестен. Можно утверждать, что сам электрон не осознает, когда он покинул атом. Он находится в состоянии квантовой суперпозиции различных моментов времени», — объясняет профессор Иоахим Бургдёрфер из Института теоретической физики Венского технического университета.
Невозможно точно определить, в какой момент это произошло «на самом деле» — подобного «фактического» ответа просто не существует в рамках квантовой физики. Однако этот момент квантово-физически соотносится с неопределенным состоянием электрона, оставшегося в атоме. Если оставшийся электрон находится в состоянии более высокой энергии, то скорее всего, покинувший электрон был выбит ранее; если же оставшийся электрон имеет более низкую энергию, то «момент рождения» покинувшего было позднее — в среднем около 232 аттосекунд.
Такой временной промежуток практически невероятен: аттосекунда равна миллиардной миллиардной доли секунды. «Однако такие отличия можно не только вычислять, но и экспериментально измерять. Сейчас мы ведем диалог с исследовательскими группами, заинтересованными в доказательстве существования подобных сверхбыстрых запутанностей», — говорит Бургдёрфер.
Работа показывает, что недостаточно рассматривать квантовые эффекты как «мгновенные». Значимые корреляции становятся заметными только при анализе этих эффектов на сверхкоротких временных масштабах.
«Электрон не просто покидает атом. Это волна, выбивающаяся из атома, что требует определенного времени. Именно в этот период запутывание становится заметным, а его влияние можно точно измерить впоследствии, наблюдая два электрона», — говорит профессор Ива Бржезинова, автор исследования.
Источник: iXBT
