Вчені з Університету Вашингтона в Сент-Луїсі, NIST та Кембриджського університету розробили революційний квантовий датчик, який використовує квантову заплутаність для створення детекторів, здатних подорожувати в часі. Результати цього дослідження були опубліковані в журналі Physical Review Letters.
Концепція квантової заплутаності
Квантова заплутаність — це явище, при якому властивості двох частинок скорелюються незалежно від відстані між ними. Дослідження демонструє можливість використання квантових датчиків для аналізу складних систем, що існували в минулому. Автори описують цей підхід як аналогічний до відправлення телескопа назад у часі, щоб спостерігати за подіями, які вже відбулися.
Механізм дії квантового датчика
Процес починається із заплутування двох квантових частинок у синглетному стані, коли вони мають суворо протилежні спини. Вимір спіна однієї частинки впливає на спін іншої, навіть якщо вони перебувають у різних кінцях Всесвіту. Це можна уявити як U-подібну часоподібну криву, де одна частинка рухається назад у часі, а потім розвертається в момент заплутування, набуваючи протилежного спіну і рухаючись у майбутнє, стаючи другою частинкою.
Використання спіна як датчика
Одиночна частка зі спіном служить датчиком для вимірювання магнітного поля, яке змінює напрямок спіна. Зазвичай існує один шанс із трьох, що вимір не вдасться, оскільки перед експериментом фізики проводять попередній вимір спіна, щоб він набув певного напрямку уздовж осі x, y або z. Проте новий квантовий датчик дозволяє експериментаторам ретроспективно встановити найкращий напрямок для спіна.
Удосконалення вимірювань
У синглетному стані одна з частинок піддається впливу магнітного поля. Далі вчені вимірюють спін іншої частинки, яка є допоміжним кубитом. Напрямок цього спіна «повертається в часі» і змінює своє значення на протилежний момент впливу магнітним полем. Таким чином, вчені дізнаються, яким був напрямок спіна зонда до впливу полем. Потім вимірюється фактичний напрямок спіна зонда, вже змінений полем. Якщо синглетний стан частинок математично утворює замкнуту тимчасову петлю з двох U-подібних кривих, вчені можуть правильно приготувати спіни, щоб шанси на успішний вимір склали 100 відсотків.
Потенційні застосування
Автори зазначають, що датчики, які працюють за цим принципом, мають широкий спектр потенційних застосувань: від виявлення астрономічних явищ до вивчення магнітних полів із високою точністю. Це відкриття може значно змінити підхід до дослідження як макрокосмічних, так і мікрокосмічних явищ, надаючи нові можливості для науки та технологій.
