Сверхскоростной свет
Фото: Getty Images / Fotobank.ru

Фото: Getty Images / Fotobank.ru

Квантовый шум мешает информации «обгонять» скорость света, утверждают физики

Американские физики смогли «спутать» на квантовом уровне два луча света и на их примере выяснить, что сверхсветовые фотоны не могут передавать информацию быстрее скорости света из-за квантового шума, возникающего при таком движении. Схема экспериментальной установки и результаты опытов опубликованы в журнале Nature Photonics.

«Мы проводили эти эксперименты, даже не пытаясь нарушить законы причины и следствия. Главной нашей целью была проверка того, что «принуждает» свет следовать этим законам, и мы выяснили, что эту роль играет квантовый шум. Кроме того, нам неожиданным для себя образом удалось выяснить, что свет взаимодействует совершенно по-разному с «быстрыми» и «медленными» оптическими средами в том случае, если мы говорим о процессе передачи информации», — пояснил Пол Летт из Объединенного квантового института в Мэрилэнде (США).

Летт и его коллеги обычно занимаются несколько иными задачами — разработкой кубитов, базовых вычислительных ячеек квантовых компьютеров, и способов обмена информации между ними. Кубиты как правило находятся в рабочем состоянии относительно недолго — всего несколько долей секунды, в связи с чем скорость передачи информации между ними имеет огромное значение для квантовых вычислений.

По этой причине группу Летта заинтересовала давно известная в физике вещь — «нарушение» пределов скорости света в прозрачных материалах с особым коэффициентом преломления. Внутри них часть световой волны может путешествовать со скоростью, значительно превышающей скорость света (297 тысяч километров в секунду). В последние годы ученые активно изучают природу подобных волн-«нарушителей», пытаясь понять, можно ли их в принципе использовать для передачи информации.

Для ответа на этот вопрос ученые создали экспериментальную установку, которая позволяет «спутывать» друг с другом и превращать в единое квантовое целое не единичные фотоны, а лучи света. По идее физиков, информация в таких «переплетенных» лучах может передаваться в виде квантовых флуктуаций, а не в виде поляризации фотонов или других их свойств, что должно было защитить данные от помех.

Получить такие лучи не просто: для их «сплетения» ученым потребовалось облако из атомов рубидия, охлажденных до низких температур, которое постоянно накачивалось лазером. Благодаря особым физическим свойствам атомов рубидия, импульсы лазера превращались в нем в два инфракрасных луча, спутанных на квантовом уровне.

Во время опытов физики пропускали один из таких лучей через вакуум, а второй — через прозрачный материал, обладавший нормальным или «сверхсветовым» коэффициентом преломления. В каждом таком случае ученые следили за тем, как менялась степень спутанности лучей, а также их фаза и интенсивность. Сравнивая эти показатели для разных материалов, Летт и его коллеги пытались понять, теряется ли запутанность при сверхскоростном движении света.

Эксперимент начался относительно хорошо: «спутанность» лучей сохранялась при проверке работоспособности прибора в нормальных оптических средах, где свет движется медленнее скорости света. Более того, ученым удалось обнаружить ее и при сверхсветовом движении. Тем не менее, авторам статьи не удалось совершить передачу информации из-за резкого роста квантовых помех. По расчетам Летта и его коллег, данные помехи появились в сигнале благодаря тому, что «сверхсветовой» материал усиливал «сверхскоростной» луч, передавая ему часть своей энергии.

Как осторожно предполагают физики, такое ограничение носит фундаментальный характер, что не позволяет использовать «сверхсветовые» фотоны для передачи информации в принципе. Это согласуется со специальной теорией относительности, законом причинности и другими положениями современной науки, говорящими о невозможности такого действия.

Скептицизм крепчает Далее в рубрике Скептицизм крепчаетВ Европарламенте стало больше евроскептиков. Теперь они могут создать новую фракцию и повлиять на расстановку сил в законодательном органе ЕС Читайте в рубрике «Наука и технологии» Казань выбрала лучшие стартапыИнвесторы на Kazan Startup Weekend в ИТ-парке начали сотрудничество с несколькими стартапами Казань выбрала лучшие стартапы

Комментарии

26 мая 2014, 17:55
Первый шаг к преодолению скорости света сделан,осталось лишь изобрести космический аппарат,которому квантовый шум не будет мешать ускоряться и мы улетим на цветущую планету со свежим воздухом и огромными ресурсами.
27 мая 2014, 09:35
Двигатели, способные развивать сверхсветовую скорость, уже тоже изобрели?
26 мая 2014, 22:57
Читаю тут книгу Познера, так вот там Кирсана Илюмжинова инопланетяне похитили, и гворят на таких же волнах перемещались, двигали науку инопланетную, ну и Кирсана нормальная аптека, потому он всегда возвращаться до прихода жены успевал
27 мая 2014, 10:33
И в чем же практическая польза данных экспериментов? Лучше бы разрабатывали методики по оздоровлению экологии на планете, или что-то в этом роде. У нас на данный момент и своих, "земных" проблем и забот масса, а они все кванты света у себя в лабораториях переплетают, бездельники!
Авторизуйтесь чтобы оставлять комментарии.
Интересное в интернете
Анализ событий России и мира
Подпишитесь на «Русскую планету» в социальных сетях и читайте статьи экспертов
Каждую пятницу мы будем присылать вам сборник самых важных
и интересных материалов за неделю. Это того стоит.
Закрыть окно Вы успешно подписались на еженедельную рассылку лучших статей. Спасибо!
Станьте нашим читателем,
сделайте жизнь интереснее!
Помимо актуальной повестки дня, мы также публикуем:
аналитику, обзоры, интервью, исторические исследования.
личный кабинет
Спасибо, я уже читаю «Русскую Планету»