Учёные представили новый метод получения запутанности, основанный на эффекте спинового сжатия. Создание квантовой запутанности в тонких магнитных материалах позволит сделать квантовые датчики более компактными и простыми в изготовлении.
Благодаря квантовым сенсорам ученые могут измерять то, что раньше считалось невозможным: колебания атомов, свойства отдельных фотонов и флуктуации, связанные с гравитационными волнами. Квантовая механика позволяет создавать в материале «спиновое сжатие». Это перспективный метод, способный значительно… повыситьНовое исследование физиков описывает, как удалось упростить применение спинового сжатия, которое делает возможным использование самых чувствительных квантовых сенсоров в мире, несмотря на невероятную сложность его реализации.
Спинное сжатие – вид квантового взаимодействия, ограничивающее вибрации группы частиц. Благодаря этому повышается точность измерений отдельных свойств, однако снижается точность измерения других свойств.
Связанная система напоминает шар, который не полностью наполнен воздухом. Шар символизирует неопределённость любого квантового измерения. Учёные сжимают эту неопределённость: высота увеличивается, а ширина уменьшается. Шар меняет форму на эллипс, и чувствительность измерений одного типа сигналов возрастает.
Учёные, изучающие квантовую запутанность, предполагали, что спиновое сжатие возможно лишь в системах с «взаимодействием всех со всеми». Но недавно международная группа исследователей доказала, что оно может возникать и в локально взаимодействующих системах плоских магнитов. Результаты их работы опубликованы в журнале… Nature Physics.
Работа исследователей из Гарварда основывается на публикации 1993 года, где впервые обсуждалась возможность получения спин-сжатого запутанного состояния за счёт взаимодействия всех атомов между собой. Такой тип связности просто накапливает квантовомеханические корреляции, необходимые для создания спин-сжатого состояния. Однако в природе атомы обычно взаимодействуют с несколькими соседними атомами одновременно.
Исследователи описали новую стратегию создания запутанности спинового сжатия. Предположили и быстро подтвердили экспериментально, что все необходимые элементы и условия для спинового сжатия присутствуют в распространенном типе магнетизма — ферромагнетизме. Этому типу не требуются экстремальные условия, он встречается в природе и ответственен за… притяжение магнитов к стали.
Результаты показывают, что взаимодействие всех частиц не требуется для достижения спинового сжатия. Если спины достаточно сильно связаны для синхронизации в магнитное состояние, спиновое сжатие можно создавать динамически.
Ученые настроены позитивно. Спинное сжатие открывает путь к созданию компактных датчиков для биомедицинской визуализации и атомных часов.
Следующим этапом станут эксперименты по созданию спинового сжатия в квантовых сенсорах, основанных на дефектах кристаллической структуры алмаза. Аналогичное спиновому сжатию свойство применяли для повышения чувствительности детекторов гравитационных волн. эксперименте LIGO…за что в 2017 году была присуждена Нобелевская премия.