Учените от Оксфордския университет за пръв път откриха квантувено взаимодействие на четвърти ред, разкривайки нови хоризонти за изследване на природата на Вселената

Квантово пробиване: първи път създадено „квадросжатие“

*Оксфордски ученици откриват нов тип квантово взаимодействие, което може да подобри точността на сензорите и симулатори.*

Какво е сжатие в квантовата механика?
В класическата физика се могат точно измерени както позицията, така и скоростта на обект. В квантовия свят това е невъзможно – принципът на неопределеността на Гейзенберг ограничава едновременната информация за координатата на електрона и неговата скорост.

Когато „събираме“ една от величините (например намаляваме погрешността при измерване на позицията), разпределението на вероятностите се променя: вместо кръг става елипса. Това е по-фино състояние, отколкото в класическия случай.

Какво ново предложиха изследователите?
Оксфордският колектив първи демонстрира квадросжатие – квантово взаимодействие от четвърти ред.

- За разлика от „обикновеното“ сжатие (от втори ред), което вече се използва в гравитационно-вълновите детектори, квадросжатие създава разпределения на вероятностите по-сложна форма: не елипса, а „лепестки и шипове“.

- Тези състояния позволяват откриване на още по-слаби сигнали, отваряйки път към сверхчувствителни сензори.

Как беше направено?
1. Експерименталната система – един задържан йон.
2. Две управляеми лазерни сили (с различни честоти, фази и амплитуди) се прилагат към йона.
- Всяка сила поотделно предизвиква само линейна ефект.
- Нихното некомутивативно взаимодействие произвежда силен нелинеарен квантов ефект от четвърти ред.
3. Параметрите на силите могат да се променят така, че „изключват“ нежеланите ефекти и активират нужния тип сжатие.

Резултат: квадросжатие генерира повече от 100 пъти по-бързо, отколкото при традиционните методи.

Потвърждение и перспективи
- Квантовите състояния на движението на йона бяха реконструирани, което потвърди наличието на характерни форми за различни редове взаимодействия.
- Сега изследователите разширяват подхода към многомодални системи и го прилагат към други квантови платформи: суперкондуктивни схеми, студени атоми и др.
- Методът вече се използва за генериране на суперпозиционни съжатия състояния и моделиране на решетъчно калибрираща теория.

Какво означава това?
- Квантовата симулация получава нов инструмент за създаване на сложни квантови състояния.
- Сверхточните сензори могат да станат по-чувствителни, което е важно за гравитационно-вълнови наблюдения и други високоточни измервания.
- Възможността да се контролират взаимодействия от четвърти ред открива нови хоризонти в квантовите изчисления.

Така че квадросжатие е първата стъпка към използването на „тежкото“ квантово взаимодействие за практични задачи, които преди това изглеждаха недостъпни.