Квантовое эхо невидимого камня ✛

Оригинал: "Exploring Kondo effect by quantum energy teleportation"
arXiv:2310.15936 · 2023-10-24 · CC BY 4.0 · 1 мин
Запутанные атомы действуют как эхолот: по возмущению на одном конце цепочки можно узнать о спрятанной магнитной примеси на другом.

В цепочке из восьми атомов спрятан крошечный магнит — словно невидимый камень на дне пруда. Обычно, чтобы его найти, нужно подойти и потрогать. Но если это сделать нельзя — например, дефект глубоко внутри материала, — физики предложили хитрый приём: посмотреть на круги на воде.

Квантовая запутанность (особая связь между частицами, когда они ведут себя как единое целое, даже на расстоянии) пронизывает все атомы цепочки. Алиса, сидя у одного края, проводит измерение своего атома — это создаёт возмущение, как брошенный камешек. Результат она сообщает Бобу, который сидит у другого края. Боб, зная, что сделала Алиса, измеряет энергию своего атома. Волны от камня доходят до него, и по их высоте он понимает, есть ли камень на дне и насколько он тяжел.

Энергия, полученная Бобом, точно показывает присутствие примеси и её силу. Это похоже на эхолокацию: объект не виден, но отражённый сигнал слышен.

Такой метод может помочь проверять квантовые материалы на дефекты, не разрушая их, — как если бы можно было узнать состав монеты, не царапая её.

В будущем этот трюк опробуют на настоящих атомах в лабораториях.

Эффект Кондо был открыт в 1930-х годах как загадочный минимум электросопротивления в золоте с примесями. Лишь в 1964 году Джун Кондо объяснил его как результат квантового экранирования магнитного момента примеси электронами проводимости.

\langle E_{n_B} \rangle = \frac{1}{2}[\xi - \sqrt{\xi^2 + \eta^2}]
Здесь ξ и η — функции от операторов спина и гамильтониана, вычисляемые в основном состоянии. Отрицательное значение означает извлечение энергии из системы.
Учёные
William WoottersJohn Stewart BellJacob BekensteinErwin SchrödingerAlain AspectDavid Deutsch
Понятия
квантовая запутанность квантовая телепортация распространение информации обмен энергией генерация запутанности энтропия фон Неймана защищённая связь эффект Кондо связь сеть передача данных теорема CPT переход сила связи энергетическое состояние однокубитная операция центральный заряд кубит на ионной ловушке шифрование одномерная цепочка