(Phys.org) - Fysiker har visat Bell -korrelationer i det hittills största fysiska systemet - en ensemble med en halv miljon atomer vid en ultrakyld temperatur på 25 µK. Närvaron av Bell -korrelationer indikerar att alla atomer delar icke -lokala kvantkorrelationer med varandra. Dessa korrelationer kan en dag användas i kvantinformationssystem och för att utforma nya tester av kvantmekanik.

Forskarna, ledd av Mark Kasevich vid Stanford University, har publicerat ett papper om det stora systemet som visar kvantkorrelationer av Bell-typ i ett nyligen utgåva av Fysiska granskningsbrev .

"Våra resultat illustrerar rikedomen i kvantmängder med många kroppar som involverar många intrasslade system, "Berättade Kasevich Phys.org . "Lite är känt vid denna gräns."

För att använda kvantkorrelationer för praktiska ändamål, korrelationerna måste mätas. Tills nyligen, det enda sättet att mäta Bell -korrelationer i ett atomsystem (eller andra komponenter) var att mäta korrelationerna mellan alla enskilda atomer. Men för några år sedan, fysiker utvecklade en ny metod för att mäta Bell -korrelationer som inte kräver mätning av enskilda komponenter, men kan göras genom att mäta de kollektiva egenskaperna hos systemet som helhet. Förra året, forskare använde denna metod för att demonstrera Bell-korrelationer i ett Bose-Einstein-kondensat med cirka 500 atomer.

I den nya studien, forskarna har ökat detta antal till rekord 500, 000 atomer. Att göra detta, de använde en metod som kallas centrifugering, där de började med att förbereda alla atomernas snurr i en superposition av upp och ner tillstånd. Forskarna minskade (eller "pressade") osäkerheten för en centrifugeringskomponent under det värde som tillåts för okorrelerade atomer, som samtidigt ökar osäkerheten hos den konjugerade spinnkomponenten för att tillfredsställa osäkerhetsprincipen. Genom att göra kollektiva mätningar på hela systemets rotationsegenskaper, forskarna visade att spinntillstånden uppvisar korrelationer utöver vad som förväntas av klassisk fysik.

För närvarande, det är oklart exakt hur icke -lokala Bell -korrelationer kan användas i så stora system. I mindre system, Klockkorrelationer har använts för att generera slumptal, som har applikationer inom kryptografi. Fysikerna förväntar sig också att de experimentella metoder som används här kan användas för att testa förutsägelser av kvantteori.

"Vi hoppas kunna testa kvantmekanik på nyhetssätt med rumsligt utökade versioner av de tillstånd som används i detta arbete, "Kasevich sa." Föreställ dig ett kvantmångkroppstillstånd som sträcker sig över en meter med tusentals korrelerade partiklar. De pressade tillstånden som används för detta arbete har också praktisk tillämpning i sensorer, eftersom de kan utnyttjas för att minska sensorbrus. "

© 2017 Phys.org