Интерференция – обычное явление в природе и возникает, когда одна или несколько распространяющихся волн взаимодействуют когерентно. Интерференция звуковых, световых или водных волн хорошо известна, но также могут мешать носители электрического тока – электроны. Он показывает, что электроны также необходимо рассматривать как волны, по крайней мере, в схемах нанометрового масштаба при чрезвычайно низких температурах: канонический пример квантово-механического дуализма волна-частица.
Золотое кольцо
Исследователи из Университета Твенте продемонстрировали интерференцию электронов в золотом кольце диаметром всего 500 нанометров (нанометр в миллион раз меньше миллиметра). Одна сторона кольца была подключена к миниатюрному проводу, по которому можно было пропустить электрический ток. С другой стороны кольцо было подключено к проводу с прикрепленным к нему вольтметром. Когда был приложен ток и через кольцо пропускалось переменное магнитное поле, исследователи обнаружили интерференцию электронов на другой стороне кольца, даже несмотря на то, что через кольцо не протекал чистый ток.
Это показывает, что электронные волны могут «просачиваться» в кольцо и изменять электрические свойства в другом месте цепи, даже если в классическом понимании чего-либо не ожидается. Хотя золотое кольцо является диффузным (это означает, что длина свободного пробега электронов намного меньше, чем у кольца), эффект был неожиданно выраженным.
Квантовая обработка информации
Результат является прямым следствием нелокальности квантовых уравнений движения.
То, что природа нелокальна, также хорошо известно из другого вида нелокальности: парадоксальной способности объектов мгновенно узнавать о состоянии друг друга, даже когда они разделены большими расстояниями. Эйнштейн называл это «жутким действием на расстоянии»."Результаты Твенте помогают глубже понять первый тип нелокальности, называемый динамической нелокальностью, который играет ключевую роль во всех экспериментах по квантовой интерференции.
Очень хорошо известно, что на квантовую интерференцию влияет декогеренция (когда физическая среда вызывает потерю фазовой памяти) и выполнение измерения «какой путь» (удаление динамической нелокальности и, следовательно, разрушение интерференционной картины). Теперь исследователи из Университета Твенте открыли новый способ воздействия на динамическую некальность. А именно геометрия схемы. Понимание этого фундаментального эффекта важно для будущей обработки квантовой информации.
Например, при создании квантового компьютера.