PRB: учёные продвинулись в решении проблем анализа квантовой запутанности

Физиками из Осакского городского университета разработаны новые упрощённые формулы для количественного анализа квантовой запутанности в конструкциях сильно связанных электронов. Результаты работы будут способствовать более глубокому пониманию квантовых явлений в материалах с разными физическими свойствами, открывая перспективы для дальнейшего освоения квантовых технологий.

Квантовой запутанностью называют феномен, при котором две частицы сохраняют связь друг с другом, даже находясь на огромном расстоянии. Исследователи до сих пор сталкиваются со сложностями в его изучении.

Работу опубликовали в журнале Physical Review B (PRB). Авторы исследования подчёркивают, что им удалось несколько сдвинуть акценты в подобного рода экспериментах. Раньше физики чаще всего фокусировались на универсальных свойствах квантовой запутанности в магнитных или сверхпроводящих материалах.  

В материалах с сильно связанными электронами взаимодействие между этими частицами определяет поведение всей системы, создаёт сложные и высоко запутанные квантовые состояния. Такие системы становятся идеальной платформой для исследования квантовой запутанности.

Команда Осакского городского университета пошла другим путем, решив сосредоточиться на изучении локальной квантовой запутанности между одним или двумя атомами в системе сильно связанных электронов и их окружением.

Специалистам удалось вывести формулы для расчета ключевых показателей феномена. Для тестирования своей методики они применили формулы к разным материалам, в т.ч., к наномасштабным искусственным магнитным материалам и разбавленным магнитным сплавам.

В наномагнитных системах обнаружились неожиданные закономерности, противоречащие устоявшимся представлениям. В разбавленных магнитных сплавах относительная квантовая энтропия точно описывает эффект Кондо, при котором магнитная примесь экранируется электронами проводимости.

Результаты исследования, уверены его авторы, помогут более глубоко осознать особенности квантовой запутанности, ускоряя развитие квантовых компьютеров и алгоритмов квантовой криптографии.