Атомы запутались в пространстве: новый вид квантовой связи ⚡ экспресс
Запутывание двух пространственно разделённых атомов обычно достигается через их внутренние состояния. В данной работе показано, что в системе двух нейтральных атомов, разделённых пространственно, ридберговская блокада и отдача фотона при ридберговском возбуждении могут привести к смещению одного атома на несколько микрон, если второй атом блокирует возбуждение. После повторного захвата атомов оптическими ловушками формируется запутанное состояние, в котором коррелированы их пространственные положения. Полученное состояние представляет собой белловское состояние двух атомов, где каждый атом находится в суперпозиции двух локаций, разнесённых на расстояние до сотен микрон. Такой подход позволяет создавать макроскопические запутанные состояния, ценные для квантовой обработки информации.
Обычно квантовая запутанность связывает внутренние свойства, но здесь впервые запутаны положения двух атомов. Подобно паре танцоров, движение одного возможно только если партнёр замирает — но кто именно двинется, заранее неизвестно из-за квантовой неопределённости.
Секрет в атомах-гигантах: при точной лазерной спектроскопии электрон взлетает на дальнюю орбиту, и атом раздувается в тысячи раз. Раздутые атомы мощно отталкиваются и не могут возбуждаться одновременно. В эксперименте лазерный импульс, идущий со скоростью света, подталкивал один атом. Если тот становился гигантом, второй замирал — и наоборот. Так рождалась запутанность позиций: один сдвинут, другой нет, но кто именно — не определено.
Расстояние между возможными положениями — сотни микрон. Для атомов это всё равно что развести двух людей на километры. Такая пространственная запутанность обещает стать мостом между неподвижными квантовыми элементами и летящими частицами света в сетях будущего.
🎯 Между ридберговскими атомами действуют силы, сопоставимые с гравитацией небольших тел — и это при их чисто электрической природе.