В 2023 году исследователи разработали уникальную технику визуализации, которая позволила наблюдать и отображать две запутанные квантовые частицы света в реальном времени. Их визуальное представление напоминало «инь-ян», символизирующий гармонию и взаимодействие двух противоположностей.
Разработанный метод под названием бифотонная цифровая голография использует высокоточную камеру и может сильно ускорить квантовые измерения.
Квантовая запутанность — это особый феномен, который проявляется в странной связи между двумя частицами, даже если они находятся на большом удалении друг от друга. Два световых фотона могут быть связаны таким образом, что изменение одного фотона мгновенно влияет на другой, независимо от расстояния между ними.
Реконструкция голографического изображения двух запутанных фотонов.Для точных предсказаний о поведении квантовых объектов физикам необходимо определить их волновую функцию. Волновая функция — это описание состояния объекта, которое может существовать в суперпозиции различных возможных физических значений. Однако при работе с запутанными частицами сложно определить волновую функцию, так как любое измерение на одной частице мгновенно влияет на другую. Запутанность усложняет поиск и понимание состояния таких квантовых систем.
Физики использовали квантовую томографию, чтобы преодолеть это препятствие. Они применили проекции к сложному квантовому состоянию и измерили некоторые его свойства, такие как поляризация или импульс, в отдельности от остальных частей системы. Это позволяет получить информацию о состоянии квантового объекта, максимально избегая влияния запутанности.
Повторяя эти измерения на нескольких копиях квантового состояния, физики могут создать ощущение оригинала на основе фрагментов более низкого измерения, будто реконструируя форму трехмерного объекта по двумерным теням, которые он отбрасывает на окружающие стены.
Хотя этот процесс дает всю нужную информацию, он также требует много измерений и выдает «запрещенные» состояния, которые не соответствуют законам физики. Ученым приходится кропотливо отсеивать бессмысленные, нефизические состояния. Это может занять часы или даже дни, в зависимости от сложности системы.
Поэтому исследователи использовали голографию для кодирования информации из более высоких измерений в более низкие. Оптические голограммы создают трехмерное изображение с помощью двух световых лучей и интерференции. Используя аналогичный метод, физики получили изображение состояния запутанного фотона через интерференционную картину.
Исследователи сняли полученное изображение с использованием камеры с наносекундной точностью и разобрали полученную интерференционную картину — «инь-ян» двух запутанных фотонов. Таким образом, голография позволяет визуализировать и изучать состояния запутанных квантовых объектов.
Этот метод работает намного быстрее, чем предыдущие, требуя всего несколько минут или секунд вместо дней.
Посмотрите на самые неоднозначные разработки ученых в сфере технологий за последнее время. Среди них есть видеокамера для жуков и даже искусственный нос:
Ученые из Университета Колорадо разработали эластичную печатную плату, напоминающую человеческую кожу. Она может растягиваться в разные стороны до 60% и приклеиваться к коже за счет выделяемого человеком тепла. Фото: colorado.eduГоворят, ею можно заменить современные смарт-браслеты, так как она имеет похожие функции. К примеру, с ее помощью можно отслеживать температуру тела, количество пройденных шагов и другие параметры. Фото: colorado.eduРоссийская академия наук и биотех-стартап Planta создали светящийся табак без использования химикатов. Для этого использовали ДНК биолюминесцентных грибов. Фото: ScienceAlert / YouTubeГруппа ученых из Университета Вашингтона разработала миниатюрную камеру для насекомых. Это похоже на GoPro, только для жуков. Фото: GizmodoИз-за маленьких размеров камера может проработать два часа в режиме непрерывной съемки. Запись активируется при движении насекомого. Картинка передается на смартфон, но расстояние от объекта должно быть не больше 120 метров. Фото: GizmodoИсследователи Университета Вашингтона в Сент-Луисе превратили обычные кирпичи в аккумуляторы. Новыми способностями материал наделили с помощью проводящего полимера PEDOT. Он состоит из нановолокон, проникающих в пористую структуру кирпича, превращая его в «ионную губку». Фото: Nature CommunicationsУченые из Наньянского технологического университета изобрели искусственную обонятельную систему для отслеживания просрочки. Правда пока она работает только с мясом и рыбой. Фото: Advanced MaterialsСистема состоит из цветного штрих-кода с 20 полосками. Они сделаны из компонентов, реагирующих на газы, которые выделяет разлагающееся мясо. В зависимости от срока годности полоски меняют цвет — это фиксирует приложение смартфона. Фото: Advanced MaterialsУченые Северо-Западного университета в США разработали «умную» губку для уборки масла. В отличие от других средств ее можно использовать многократно. Она покрыта олеофильной водоотталкивающей нанокомпозитной суспензией с углеродной основой. Фото: northwestern.eduВ Американском университете из шпината сделали катализатор энергии. Листья измельчили, покрыли слоем азота — получились углеродные нано-пластины, пригодные для питания батарей. Фото: DepositphotosИнженеры из Федеральной политехнической школы Лозанны создали «подводный Wi-Fi» — оптический модем, который может работать на глубине до 6000 метров под поверхностью океана. Фото: EPFL Alain HerzogУстройство уже протестировали в Тихом океане на глубине 4280 метров. Модем спускали вниз на подводном роботе. Фото: EPFL Alain HerzogИсследователи из Мичиганского университета измерили тишину карантина с помощью тысяч Apple Watch. До начала карантина показатель составлял 73,2 дБ, а после — 70,6. Ученые отметили, что звуки выше 70 дБ со временем повреждают слух человека. Фото: Hi-Tech Mail.ruУченые Южно-Уральского государственного университета создали «умный» стул. Внешне он ничем не отличается от обычного, но внутри встроены специальные датчики, которые предупреждают человека, если он сидит в неправильной позе. Фото: ЮУрГУУченые из Корнелльского университета создали крошечного микроробота, который «ходит» на четырех ногах. На создание механизма их вдохновило искусство оригами. Фото: BBC NewsОдно устройство по размеру меньше поперечного сечения человеческого волоса — на пластину в 10 см можно поместить миллионы таких роботов. Не исключено, что их научат двигаться в человеческом организме и уничтожать опасные клетки. Фото: BBC NewsВ одном из исследовательских центров США придумали устройство для определения остроты перца. Чтобы оно работало, нужно вставить картридж с кусочком перца, а после подключить гаджет к USB-разъему. Острота определяется по количеству вещества капсаицин, который «отвечает» за жжение во рту. Фото: American Chemical SocietyИсточник новости: hi-tech.mail.ru
