28 ноември 2021
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Квантовото вплитане вече се наблюдава директно в по-голям макроскопичен мащаб

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 10 май 2021 в 00:01 62261
Кредит: Juha Juvonen

Квантовото вплитане е свързването на две частици или обекти, които макар да са отдалечени - съответните им свойства са свързани по начин, който не е възможен съгласно правилата на класическата физика.

Това е странен феномен, който Айнщайн описва като „призрачно действие от разстояние“, но странността му е това, което го прави толкова очарователен за учените. В ново изследване, публикувано в Science квантово вплитане е пряко наблюдавано и записано в макроскопичен мащаб, т.е. мащаб много по-голям, отколкото на субатомните частици, обикновено свързани с този феномен.

От човешка гледна точка размерите все още са много малки - експериментите включват два малки алуминиеви барабана с една пета от сечението на човешки косъм - но за квантовата физика те са огромни.

Макроскопичните механични барабани. Кредит: J. Teufel / NIST

"Ако анализирате данните за положението и импулса  (произведение на масата на частицата и нейната скорост) за двата барабана независимо, всеки от тях изглежда добре", обяснява физикът Джон Теуфел (John Teufel) от Националния институт за стандарти и технологии (NIST) в САЩ.

"Но като ги гледаме заедно, можем да видим, че това, което прилича на произволно движение на единия барабан, силно корелира с другия, по начин, който е възможен само чрез квантово вплитане".

Преди се смяташе, че няма как квантовото вплитане да се случи с макроскопични обекти, че ефектите му не се забелязват в по-големи мащаби - или може би при макроскопичен мащаб феноменът се управлява от друг набор от правила.

Това ново изследване предполага, че това не е така. Всъщност тук се прилагат едни и същи квантови правила и всъщност могат да се видят. Изследователите прилагат вибрация върху малки барабанни мембрани с помощта на микровълнови фотони и ги поддържат в синхронизирано състояние по отношение на тяхното положение и скорости.

За да се предотврати външна намеса, често срещан проблем с квантовите състояния, барабаните се охлаждат, вплитат и измерват на различни етапи, докато са в криогенно охладено помещение. След това състоянията на барабаните се кодират в отразено микровълново поле, което работи по подобен на радара начин.

Кредит: J. Teufel / NIST

Има предишни проучвания, които също съобщават за макроскопично квантово вплитане, но новото изследване отива по-далеч: Всички необходими измервания са записани, а не изведени, а вплитането е генерирано по детерминиран, неслучаен начин.

В свързана, но отделна поредица от експерименти, изследователи, работещи също с макроскопични барабани (или осцилатори) в състояние на квантово вплитане, показват как е възможно да се измерва позицията и импулса на двете барабанни глави едновременно.

„В нашата работа барабанните глави показват колективно квантово движение“, разказва физикът Лоре Мерсие де Лепинай (Laure Mercier de Lepinay) от Университета Аалто във Финландия. "Барабаните вибрират в противоположна фаза един на друг, така че когато единият от тях е в крайно положение на вибрационния цикъл, другият в същото време е в противоположно положение".

"В тази ситуация квантовата неопределеност на движението на барабаните се отменя, ако двата барабана се третират като единен квантово-механичен обект".

Това, което е забележителното в тази новина, е, че тя заобикаля Принципа на неопределеността на Хайзенберг - идеята, че позицията и импулса не могат да бъдат измерени перфектно едновременно. Принципът гласи, че всяко измерване ще попречи на другото чрез процес, наречен квантово обратно действие.

Освен че подкрепя другото изследване за демонстриране на макроскопично квантово вплитане, тази конкретна част от изследването използва това вплитане, за да се избегне квантовото обратно действие - по същество изследва границата между класическата физика и квантовата физика (където се прилага принципът на неопределеността, но където сега изглежда не работи).

Едно от потенциалните бъдещи приложения и на двата набора от констатации е в квантовите мрежи - възможността да се манипулират и вплитат обекти в макроскопичен мащаб, така че да могат да захранват комуникационни мрежи от следващо поколение.

"Освен практически приложения, тези експерименти разглеждат колко далеч в макроскопичните сфери могат да стигне експерименталното наблюдение на отчтеливи квантови явления", пишат физиците Хой-Куан Лау (Hoi-Kwan Lau) и Аашиш Клерк (Aashish Clerk), които не са участвали в изследванията, в коментар на ново изследване.

Справка:

  1. Direct observation of deterministic macroscopic entanglement
    Shlomi Kotler, Gabriel A. Peterson, Ezad Shojaee, Florent Lecocq, Katarina Cicak, Alex Kwiatkowski, Shawn Geller, Scott Glancy, Emanuel Knill, Raymond W. Simmonds, José Aumentado, John D. Teufel, Science 07 May 2021:Vol. 372, Issue 6542, pp. 622-625, DOI: 10.1126/science.abf2998
  2. Quantum mechanics–free subsystem with mechanical oscillators
    Laure Mercier de Lépinay, Caspar F. Ockeloen-Korppi, Matthew J. Woolley, Mika A. Sillanpää et al., Science 07 May 2021:Vol. 372, Issue 6542, pp. 625-629, DOI: 10.1126/science.abf5389

Източник: Quantum Entanglement Has Now Been Directly Observed at a Larger Macroscopic Scale, ScienceAlert


Препоръчани материали
+ 0
- 0
Kvant sashtestvuva vav vsichko
 
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.