Физики добились, чтобы пара запутанных атомов излучают один фотон. Параметры получающейся частицы зависят от свойств системы, что позволяет изучать запутанные частицы оптическими методами. Также авторы предлагают использовать достижение в прецизионных датчиках, например, измеряющих магнитное поле. Работа с изложением результатов опубликована в журнале Physical Review Letters.

В последние годы физические исследования вплотную приблизились к созданию прикладных технологий на основе квантовых законов. Подобные устройства могли бы обеспечить существенный прогресс в метрологии, вычислительных системах, информатике и других областях. Одно из основных условий работы таких приборов — точный контроль условий, в которых находятся используемые атомы.

В новой работе физиков из Инсбрукского университета имени Леопольда и Франца (Австрия) продемонстрирован новый способ мониторинга запутанности между атомами — специфического квантового состояния, в котором свойства частиц оказываются связаны даже в том случае, если сами объекты находятся друг от друга на большом расстоянии.

«Сегодня мы научились контролировать положение и запутанность атомов и получать отдельные фотоны по мере необходимости, — говорит ведущий автор работы Габриэль Аранеда. — Скомбинировав эти навыки, мы можем исследовать эффекты запутанности в коллективных взаимодействиях атомов со светом».

Физики измеряли интерференцию фотонов, испущенных отдельными атомами бария, и сравнили ее с частицами света, полученными в экспериментах с запутанными атомами. Выяснилось, что интерференционная картина качественно отличается: разница в положении интерференционных полос оказалась прямо связана со степенью запутанности. Также авторы показали, что сигнал очень чувствителен к условиям окружающей среды в местах расположения атомов.

«Мы воспользовались преимуществом этой чувствительности и при помощи наблюдения интерференционной картины определили, как меняется магнитное поле», — пояснил Аранеда. Главное преимущество нового метода — это возможность точно измерить разность полей в существенно удаленных друг от друга точках, так как точность способа не зависит от расстояния между атомами, если удается сохранить запутанность.