В 1954 году физик Роберт Дикке предсказал, что группа атомов может коллективно излучать интенсивный всплеск радиации. Это явление, ныне известное как сверхизлучение Дикке, с тех пор наблюдалось в самых разных условиях. Но один вопрос оставался без ответа: связано ли это явление с квантовой запутанностью?
Предыдущие исследования предполагали, что ответ — нет, но эти работы ограничивались системами с небольшим количеством атомов. Теперь Йоханнес Шахенмайер из Французского национального центра научных исследований (CNRS) и Университета Страсбурга во Франции и его коллеги доказали, что в сверхизлучении Дикке запутанность не участвует [1].
Как происходит сверхизлучение Дикке?
Сверхизлучение Дикке происходит, когда возбуждённые атомы ограничены областью, намного меньшей, чем длина волны излучаемого ими света. Вместо того чтобы излучать независимо, атомы взаимодействуют с единым электромагнитным режимом и синхронизируют своё излучение при переходе в невозбуждённое состояние. Это сотрудничество приводит к короткому всплеску света, интенсивность которого пропорциональна квадрату количества атомов, что делает его намного сильнее, чем сумма отдельных излучений.
Открытие Шахенмайера и его коллег
Шахенмайер и его коллеги показали, что эволюционирующее квантовое состояние атомов, демонстрирующих сверхизлучение Дикке, в любой момент времени может быть представлено в форме, не связанной с запутанностью. Исследователи разработали численно эффективный метод для поиска таких представлений. Они использовали его, чтобы подтвердить, что для систем до 50 атомов сверхизлучение Дикке не требует запутанности. По их словам, это открытие должно быть справедливо для любого количества атомов.
[1] — здесь указан источник, на который ссылаются в тексте.
Автор: Ryan Wilkinson, Корреспондирующий редактор журнала Physics Magazine, Дарем, Великобритания.