Простой способ создать квантовое состояние-призрак ✦
Свет давит на крошечное зеркало, как ветер на качели. Учёные нашли способ так осветить эти качели, что они начали раскачиваться не плавно, а квантовыми скачками — словно замирая в причудливых позах. Это открывает путь к сверхчувствительным датчикам.
Квантовая механика допускает вигнеровскую функцию — что-то вроде карты вероятностей, которая иногда уходит в минус, словно призрак. Это говорит о том, что система находится в суперпозиции (наложении состояний), не имеющей аналогов в обычной жизни. Обычно, чтобы вызвать такую «отрицательность» у механических колебаний, нужны экстремальные условия. Но физики нашли путь проще: резонатор с нелинейным откликом работает как кривое зеркало. Короткий лазерный импульс, отражаясь, искажается и «наматывает» квантовую странность на движение — и вот уже вигнеровская отрицательность проявляется без лишних ухищрений.
Это топливо для квантовых компьютеров и алгоритмов, ресурс для квантовой информации. Кроме того, метод обещает упростить детекторы гравитационных волн, придуманные Райнером Вайссом — там тоже борются с квантовой неопределённостью и потерей квантовых свойств. Работы Дэвида Уайнленда и Сержа Ароша вдохновляли авторов и помогли снизить требования к эксперименту.
🎯 Функцию Вигнера придумал Юджин Вигнер в 1932 году как мостик между классической и квантовой физикой. Её отрицательные значения — это что-то вроде «призраков вероятности»: они сообщают, что перед нами глубоко неклассическое состояние, но прямо измерить эту отрицательность нельзя, только вычислить косвенно.