25 юни 2018
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Физици отгледаха котки на Шрьодингер, за да разкрият границите на квантовия свят

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 02 май 2017 в 15:1470360
Илюстрация: National Geographic

Физици измислиха как да "отгледат" котка на Шрьодингер - обект в квантова суперпозиция в две състояния с противоположни свойства - за да произведат по-големи версии, които един ден може да разкрият границите на квантовия свят, съобщава ScienceAlert!.

Ако те успеят да продължат да отглеждат все по-големи "котки", експериментът може да разкрие най-накрая на точното място, на което се превключва между толкова различните класическа и квантова физика - разделението между микро- и макросвета, което физиците преследват в продължение на десетилетия.

Изследването е публикувано в Nature Photonics.

"Един от най-фундаменталните въпроси на физиката е границата между квантовия и класическия свят. Може ли квантови явления при идеални условия да бъдат наблюдавани при макроскопски обекти?" пита физикът Александър Лвовски (Alexander Lvovsky), който е ръководител на екипа от Университета в Калгари и руския Квантов център.

"Теорията не дава отговор на този въпрос - може би няма такава граница, но ни трябва инструмент, който да я изследва".

Оригиналната котка на Шрьодингер е мисловен експеримент, при който жива котка  се слага в кутия с капсула отрова, която може да се счупи в рависимост от разпада на радиоактивен атом - което може да се случи, а може и да не случи.

Според господстващата интерпретация в квантовата механика когато кутията е затворена, котката е едновременно в две състояния. Тя е и мъртва, и жива, и заема определено състояние, след като се отвори кутията.

Това не е само хипотетичен въпрос - в квантовата физика пребиваването едновременно в две различни състояния е известно като състояние на суперпозиция и стои в основата на квантовите компютри, които в бъдеще могат да революционизират начина на обработване на данните.

Този хипотетичен сценарий е предложен още през 1935 г. от австрийския физик Ервин Шрьодингер. Днес физиците са измислили как да извършат в реалността този експеримент, използвайки микровълнови фотони, които могат да бъдат поляризирани и вертикално, и хоризонтално, едновременно, докато някой не измери тяхната поляризация. Но заради традицията, те продължават да се наричат "котки".

Използвайки тази техника, физиците пресъздадоха две "котки" на Шрьодингер - не истински котки, естествено, а частици светлина, в две квантови "кутии" и в края на миналата година успяха да заснемат явлението в атома в първи път.

Сега Лвовски и неговият екип са измислили как да генерират големи "котки" с по-високи амплитуди от всякога.

При експеримента се постига суперпозиция на две кохерентни светлинни вълни, които са в две противоположни посоки едновременно.

Enlargement of optical Schrödinger's cat states. Alexander I. Lvovsky et al.

След това генерират нови, с по-високи амплитуди "котки" като пускат тези вълни през разделител (сплитер). Амплитудата на колебанията на електромагнитното поле на фотоните - "котки на Шрьодингер" трябва да бъде достатъчно голяма, така че да може да се разграничи от проявите на квантовата неопределеност.

Лвовски и колегите решават този проблем като "слепват" две светлинни котки на Шрьодингер заедно, предизвиквайки интерференция на двете "котки".

"Това води до вплетеното им състояние в двата изходни канала на светоделителя", обяснява Лвовски.

В един от тези канали поставят специален детектор. Ако детекторът показва определен резултат, във втория изход се ражда "котка" с повече от два пъти средна енергия на частиците.

Когато екипът измерва резултатите, те установяват, че биха могли да конвертират двойка отрицателни "Шрьодингерови котки" с амплитуда 1.15 до една положителна "котка" с амплитуда 1.85, и биха могли да повторят експеримента, генерирайки няколко хиляди уголемени "котки".

Важното е, че процедурата може да се повтаря безброй пъти, ако вече има достатъчен брой "уголемени" котки за свързване. В крайна сметка така може да се постигне мечтата на учените да достигнат границата между квантовия и обикновения свят и да докажат дали съществува такава граница.

"Това е опияняващо и от решаващо значение за разбирането ни на законите на физиката, които управляват нашата Вселена" - пише в ScienceAlert!.

Ние знаем, че квантовите закони, които обясняват как работят атомите в изключително малък мащаб, трябва по някакъв начин да се срещнат с класическия свят, с правилата на пп-големите системи като звезди, ракети и хора - но засега никой не е успял да свърже двата свята .

Гравитацията не изглежда да влия на квантовите системи по същия начин както в нашия свят, а класическата физика не може да обясни "призрачното далекодействие" на квантовото ваплитане.

Ако можем да определим точно границата, на която квантовите системи започват да се подчиняват на класическата физика, най-накрая можем да разберем това разделение между световете - и може би "уголемените" котки на Шрьодингер ще бъдат нещото, което ще ни заведе там.


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.