Prof. RYSZARD TANAS jest fizykiem teoretykiem zajmujacym sie
optyka kwantowa, a ostatnio także informatyka kwantowa
Jednym z najbardziej fascynujacych i tajemniczych
zjawisk w mechanice kwantowej jest zjawisko splatania
kwantowego. W słynnej pracy z 1935 r. Einstein, Podolsky
i Rosen [1] starali sie wykazac, ze mechanika kwantowa
musi byc niekompletna, skoro przewiduje istnienie korelacji
kwantowych na duzych odległosciach. Dzisiaj mozemy
powiedziec, ze nie mieli racji, a korelacje kwantowe, których
istnienie kwestionowali, istnieja naprawde i sa potwierdzone
licznymi eksperymentami. Na to, by mówic
o splataniu kwantowym, bo tak dzisiaj zwykle nazywamy
istnienie tych tajemniczych korelacji kwantowych, trzeba
układu kwantowego złozonego z dwóch podukładów. Znakomitym
przykładem takiego układu sa dwa atomy, które
moga znalezc sie w stanie splatanym w wyniku sprzezenia
poprzez próznie fotonowa. Sprzezenie takie prowadzi
do kolektywnego zachowania sie dwóch atomów, objawiajacego
sie oddziaływaniem typu dipol–dipol miedzy
nimi oraz kolektywna emisja spontaniczna.
Jednym z najbardziej popularnych modeli optyki
kwantowej jest model a t omu dwu p o z i omowe g o.
W modelu tym przyjmujemy, ze atom jest układem
o dwóch tylko stanach kwantowych: stanie podstawowym
i stanie wzbudzonym. Jest to oczywiscie dosc drastyczne
uproszczenie opisu rzeczywistego atomu, ale w wielu sytuacjach
fizycznych atom dwupoziomowy jest bardzo dobrym
przyblizeniem, znakomicie oddajacym istote opisywanych
zjawisk fizycznych. Zaleta tego modelu jest to, ze
jest on wyjatkowo prosty i jego ewolucje potrafimy opisac
dosc dokładnie. Z dzisiejszego punktu widzenia taki układ
dwustanowy to k u b i t, czyli bit kwantowy, reprezentujacy
jednostke kwantowej informacji. Natomiast dwa atomy to,
uzywajac terminologii informatyki kwantowej, dwukubitowy
rejestr kwantowy. Poznanie jego ewolucji jest sprawa
interesujaca.
Badania ewolucji układu dwóch atomów dwupoziomowych
były prowadzone w latach osiemdziesiatych
ubiegłego wieku (obszerny spis literatury mozna znalezc
w pracy przegladowej [2]). Znaczacy udział w nich mieli
Zbigniew Ficek oraz autor niniejszego artykułu. Istotnym
elementem tych badan był fakt, ze dwa atomy, które znajduja
sie w odległosci mniejszej niz długosc fali swiatła
emitowanego przez pojedynczy atom, zachowuja sie kolektywnie,
co oznacza, ze ewolucja układu dwóch atomów
rózni sie istotnie od ewolucji atomu pojedynczego. Atomy
przestaja byc niezalezne.
Więcej znajdziesz w:
http://postepy.fuw.edu.pl/zjazdy/2005-Warszawa/PF-2006-3-Tanas.pdf