Потенциально в будущем экспериментально можно будет измерить динамику возникновения квантовой запутанности на временных масштабах аттосекунд (миллиардная часть миллиардной доли секунды). Такой вывод сделали физики, создавшие теоретические модели и применив методы компьютерного моделирования.
Квантовое запутывание — явление, при котором частицы остаются взаимосвязанными так сильно, что описание состояния одной невозможно без информации о состоянии другой, независимо от расстояния между ними.
Развитие запутывания частиц происходит мгновенно, с такой скоростью, которую невозможно ни постичь, ни измерить.
Несмотря ни на что, международная исследовательская группа из Венского технического университета (Австрия) продвинулась в изучении начала квантовой запутанности. Joachim Burgdörfer) и Ивы Бржезиновой (Iva BřezinováРазработали новые теоретические модели и, решив уравнение Шредингера для атома гелия, применили компьютерное моделирование для воздействия на атомы экстремально интенсивным и высокочастотным лазерным импульсом.
Физики создали условия, при которых один электрон покинул атом, а другой изменил орбиту вокруг ядра, перейдя в другое энергетическое состояние. Это позволило исследователям продемонстрировать квантовую запутанность двух электронов: измерение состояния одного давало информацию о состоянии другого.
Это означает, что время вылета электрона принципиально не определено. Можно сказать, что сам электрон не знает, когда покинул атом, и находится в состоянии суперпозиции: уходит из атома как в более ранний, так и в более поздний момент времени. объяснили авторы научной работы.
Электроны в атоме вращаются вокруг ядра по орбитам разной энергии: чем дальше орбита от ядра, тем больше её энергия.
Определить время вылета первого электрона точно нельзя, но это связано с состоянием второго: если оставшийся электрон обладает большей энергией, то первый, скорее всего, покинул атом раньше. Если же второй электрон обладает меньшей энергией, то первый улетел позже, примерно через 232 аттосекунды (для получения одной аттосекунды секунду нужно разделить на миллион три раза подряд).
Таким образом, результаты исследования, представленного в журнале Physical Review Letters, Для полного постижения квантовых явлений важно учитывать не мгновенность процессов, а корреляции, возникающие на временных шкалах в аттосекунды. В перспективе эти явления будут поддаваться моделированию, вычислениям и даже экспериментальному измерению.
Статья привлекла внимание научного сообщества, авторы сотрудничают с исследовательскими группами для экспериментального подтверждения выводов — пока такого подтверждения нет. Ученые всё же постепенно лучше понимают прежде недоступные из-за технологических ограничений фундаментальные процессы квантовой механики и приближаются к разработке инновационных квантовых технологий.