Европейские физики создали набор из связанных друг с другом оптических ловушек, способных усиливать квантовые взаимодействия между заключенными внутри них наночастицами. Эта установка позволяет «запутывать» на квантовом уровне крупные объекты на больших расстояниях, сообщила пресс-служба британского Манчестерского университета.

«Для изучения макропроявлений квантовой механики нам необходимо защитить квантовые взаимодействия объектов от источников шума. Это можно сделать как путем подавления шума, так и усилив эти взаимодействия. Проведенные нами опыты показали, что квантовые взаимодействия между наночастицами из стекла можно усилить на несколько порядков», – заявил научный сотрудник Манчестерского университета (Великобритания) Джаядев Виджаян, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Исследователи добились этого благодаря использованию оптических ловушек, комбинаций из нескольких лазерных лучей, способных удерживать в одной и той же точке пространства крупные наночастицы из стекла, чей диаметр составляет 150 нанометров. Другие излучатели при этом взаимодействуют с нанообъектами и заставляют их колебаться в определенном направлении и на определенных частотах.

Физики обнаружили, что эти колебания приводят к усилению квантовых взаимодействий между наночастицами в том случае, если поместить обе ловушки внутри оптического резонатора. Он представляет собой набор из зеркал, расположенных таким образом, что заточенные между ними частицы света многократно взаимодействуют и с той, и с другой наночастицей прежде чем фотонам удастся «сбежать» из резонатора.

Первые опыты с этой установкой показали, что она позволяет усиливать взаимодействия между наночастицами на несколько порядков по сравнению с результатами прошлых экспериментов при очень больших расстояниях между частицами, составлявших порядка 5,5 микрометра. Дальнейшее улучшение свойств оптических ловушек и резонатора, как предполагают физики, позволит им разместить взаимодействующие наночастицы на еще больших расстояниях друг от друга, составляющих несколько миллиметров.

Ученые надеются, что последующие опыты с этой установкой, охлажденной до сверхнизких температур, позволят физикам приступить к поискам границы между миром квантовой механики и классической физики, а также позволят создать новые детекторы гравитационных волн и прочие типы квантовых сенсоров, в работе которых будут задействованы крупные наноструктуры.

О поисках границ квантового мира

В настоящее время ученые считают, что два яблока и прочие видимые объекты не могут быть объединены подобными незримыми связями по той причине, что они разрушаются в результате так называемой декогеренции. Подобным образом исследователи называют последствия взаимодействий объектов, «запутанных» на квантовом уровне, с атомами, молекулами, прочими скоплениями материи и силами окружающей среды.

В соответствии с этой логикой, чем крупнее объект, тем больше и чаще он контактирует с окружающей средой и тем быстрее распадаются квантовые связи, соединяющие его с другими частицами и телами. Это соображение породило дискуссии о том, где начинается и кончается квантовая механика, влияет ли она на поведение крупных объектов в целом и можно ли нащупать границу между квантовым микромиром и обыденным макромиром.