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

Нов квантов фокус: Редът на причина и следствие е неопределен

Алис на Боб или Боб на Алис ? Кой на кого е невъзможно да се каже в квантовия свят

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 21 август 2016 в 09:00170311
Илюстрация: Jonas Schmöle, Vienna Quantum Group

Експеримент на австрийски учени с цел да се проучи ролята на причинно-следствените връзки в квантовата механика наскоро разкри, че редът на събития не може да бъде поначало добре дефиниран в квантовата теория.

Изследването е публикувано в портала arxiv.org.

Алис изпраща подарък на Боб. А не, обратното - Боб изпраща подарък на Алис. Всъщност си изпращат един и същ подарък един на друг по едно и също време. Един нов експеримент показва как даването на подарък става объркващо, когато се намесят причинно-следствени връзки в квантовата механика, разказва NewScientist.

Вероятно сте чували за експеримента с двата процепа, в който една частица се изстрелва към две малки дупки, появява се от другата страна, за да интерферира сама себе си, като че ли преминава през двата процепа едновременно. И докато не се измери с детектор от другата страна, частицата се намира в квантова суперпозиция на две състояния. Може да се каже, че тя може да премине и двата пътя.

Илюстрацията вдясно показва промяната на вълновата функция на електрона при преминаването му през двата процепа. Степента на сивото представя плътността на вероятността на присъствието на електрона. Действителният размер на електрона всъщност много по-малък от областта на вероятността от присъствието му. Вижда се ясно, че електронът “интерферира със себе си”: интерференчните ленти са ясно забележими при преминаването през двата процепа както след преградата, така и преди нея. photon double slit Схема: fr.wikipedia

Това е странно и е трудно за възприемане, но сега екип от Университета на Виена в Австрия провежда друг експеримент, който е още по-объркващ - да се вкарат събитията в суперпозиция.

Обикновено е лесно да се каже, че събитие А се случва преди събитие B или обратното. Но Джулия Рубино (Giulia Rubino) и нейните колеги създадоха суперпозиция от тези на пръв поглед противоречиви сценарии.

"Ако се съберат квантовата механика и причинно-следствени връзки, възниква ситуация, в която няма определен ред на причина и следствие", коментира тя. "Това е контраинтуитивно".

И Алис, и Боб могат да променят квантовото състояние на фотон, преминаващ през тях, произвеждайки различен резултат в зависимост от реда на действието. Но ако пътят на фотона е в квантова суперпозиция, е невъзможно да се каже, през кой е минал първо.

Техният експеримент включва изпращане на фотон през два набора оптични устройства, маркирани като Алис и Боб. Тези устройства преобразуват квантово състояние на фотона по различни начини, така че ако мине през Алис, а след това през Боб, ще се произведе различен резултат, отколкото ако пръв е Боб, а после Алис.

За да си представите как работи това, представете си, че фотонът е подарък, предназначен за трета страна. Алис обича да увива в хартия подаръците, а Боб предпочита просто да го върже с панделка. Ако Алис получи подаръка първа, тя ще го опакова и след това стига до Боб, който ще постави панделка. Ако Боб е първи, опаковката на Алис ще покрие панделката и ще се получи различен резултат. Нещата са малко по-сложни в случая с фотона, тъй като Алис и Боб може да изпълняват различни действия с определена вероятност, така че има повече от два възможни изхода.

Кой е пръв? Трудно е да се каже ...

В експеримента на екипа, един своего рода квантов превключвател контролира по кой път ще мине фотонът и по този начин определя реда на действие на Алис и Боб. За да смесят причинно-следствените връзки, учените поставят самия ключ в суперпозиция, което означава, че в известен смисъл, и двамата действат първи.

Разбира се, не точно това се случва, просто както частицата в експеримента с двойния процеп непреминава наистина през двете дупки едновременно - ние просто не разполагаме с език, който да опише наистина странния характер на квантовия свят, чиято пяна е под нашия слой реалност.

В мащаби, сравними с размерите на дължината на Планк (10-33 см), вакуумните флуктуации са толкова огромни, че пространството "кипи" и се превръща в "квантова пяна" (Quantum Foam). В този сценарий пространството изглежда напълно гладко за мащаби от 10-12 см , а грапавостта започва да се появява в мащаби от 10-30 см .  Това по същество е израз на принципа на неопределеността в квантовата механика.

"Самото време може да бъде неопределено в тези ситуации", заяви членът на екипа Матеуш Араужо (Mateus Araújo). "Цялото объркване с квантовата механика е непознаване, нещо, което просто не съответства на нашия макроскопски класически опит."

Какво е реалността

"Изтласкахме наистина квантовите мистерии и бъркотии до абсолютния предел", коментира Мати Хобан (Matty Hoban) от университета в Оксфорд. "И нямаме добра представа за това, какво са всъщност".

Този експеримент не е просто чист квантов фокус. Вече знаем, че объркването на причинно-следствените връзки теоретично би могло да помогне при някои видове квантови комуникации и изчисления за намаляване на количеството на необходимите ресурси за да се изпращат съобщения или решават някои проблеми. В бъдеще екипът иска да реализира това в експеримент. 

Дали това се окаже полезно остава да се види, казва Хобан - и изчислителните проблеми са почти езотерични въпроси и не са задачи, пряко свързани с реалния свят."


Препоръчани материали
vmv
Рейтинг : 1351
21.08 2016 в 17:22 1
+ 6
- 1
"Ако се съберат квантовата механика и причинно-следствени връзки, възниква ситуация, в която няма определен ред на причина и следствие"
Не че няма, ами Изследовател не знае защо има вероятност за друг ред, друга подредба в последователността.Просто е:Обектите се образуват непрестанно с огромна честота на образуване (вещеви с "маса" и полеви - фотони с "импулс"). Начинът им на образуване (съответно -свойствата, движенията) се влияе от структурата на околното поле на експеримента.Да, ама експ. установка е също обект и си има структурирано поле около себе си, като "себе си".Електронът "подушва" структурата на преградата - опитва всички възможни пътища за образуването си и с обратна връзка(ОВ) - избира преминаване през "отвор" с мин.енергия за образуване.След преградата - интерферира с вълните от отворите-тип "Хюйгенс".Ако опитаме облъчв. за наблюдение на процеса - нарушаваме себе-образуването с ОВ.При Алис и Боб - структурата на поле-установката също"участва" и вероятностите се променят.
 
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.