Физики создали двухкубитный квантовый двигатель
Два кубита могут творить чудеса. Измеряя их квантовые состояния, ученые смогли добиться обмена фотонами между ними. Энергия от такого квантового двигателя поступала от измерительного прибора
Известно, что попытка измерить параметры квантовой системы приводит к изменению ее состояния. Происходит это случайным образом. Обычно этот эффект мешает ученым исследовать квантовые системы, но в новой работе физики решили использовать его на благо.
Они создали «двигатель», который использует в качестве топлива не тепло, как его аналоги из макромира, а квантовые явления, такие как запутанность и неселективные измерения — то есть такие, результат которых остался неизвестным экспериментатору. Несколько лет назад исследователи показали возможность управления таким двигателем, состоящим из одного кубита. Теперь авторам удалось увеличить количество этих элементов системы в два раза.
Для этого физики сначала создали компьютерную модель двух запутанных кубитов. Каждый из них имел два энергетических состояния — основное и возбужденное. Когда исследователи пытались измерить кубит в возбужденном состоянии, он переходил в основное, испуская при этом фотон. Процесс работает и в обратном направлении — принимая фотон в основном состоянии, кубит может перейти в возбужденное.
В своей системе ученые использовали два разных кубита, которые при излучательном переходе выделяли фотоны с длиной волны в красной (длинноволновой) и синей (коротковолновой) областях спектра. При помощи измерительного устройства исследователи смогли управлять получившимся двигателем — например, при переходе из возбужденного состояния в основное синий кубит генерировал фотон, который мог повысить уровень энергии красного кубита. По словам ученых, квантовый двигатель, в котором запутанность создается за счет обмена фотонами между кубитами, работает за счет энергии, которая поступает в систему благодаря измерительному прибору.
Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
