Физики сымитировали квантовую запутанность в обычной лазерной указке

Оптики из Городского Колледжа Нью-Йорка нашли способ имитировать квантовую запутанность в луче обычной лазерной указки. Благодаря созданию особого состояния «векторного луча», физики смогли закодировать в нем в два раза больше информации, чем в обычном луче. Подобная технология может найти применение в оптической передаче данных, значительно увеличивая ее скорость. Исследование опубликовано в журнале Optics Letters, кратко о нем рассказывает пресс-релиз колледжа.

По словам авторов работы, главная черта квантовой запутанности — неразделимость состояний двух запутанных частиц. Именно благодаря ему реализуется «жуткое дальнодействие», позволяющее связывать состояния частиц на неограниченных расстояниях. По аналогии с этим состоянием, оптики создали «запутанность» между внутренними параметрами луча лазерной указки — его пространственным положением и поляризацией. Оказалось, что если затем использовать приборы, затрагивающие лишь поляризацию фотонов в луче, то в состояние «векторного луча» можно закодировать два бита информации, а не один, как в обычном луче. В последнем случае, в роли свойства, хранящего информацию, выступает поляризация пучка — условно, вертикальная поляризация означает единицу, а горизонтальная — ноль.

По словам авторов, удивительно, что аспекты такого сложного явления, как квантовая запутанность, могут быть реализованы на таких простых объектах. Кодирование информации в виде «векторных лучей» может вдвое увеличить скорость лазерной передачи данных. 

Квантовая запутанность — явление, в котором квантовые состояния двух или более частиц оказываются связаны даже несмотря на расстояние между ними. Простейшим примером является парадокс ЭПР: если в результате некоторого процесса в пространстве образовались две частицы, полетевшие в разных направлениях, то измерив, скажем, импульс одной из них можно с точностью предсказать координаты другой. Такой мысленный эксперимент нарушает принцип неопределенности Гейзенберга. С помощью квантовой запутанности сейчас реализована, например, квантовая телепортация, позволяющая переносить объект и все его свойства из точки А в точку Б.