• РЕГИСТРАЦИЯ

Физики поставили новый рекорд в квантовой суперпозиции.

4 2460

В.К. В сети появилась вот такая интересная информация:

                              Фото: Yaakov Fein, Universität Wien

Две тысячи атомов впервые поместили в состояние суперпозиции, в котором они пробыли 7 миллисекунд.

Принцип квантовой суперпозиции был протестирован в совершенно новом масштабе. В новом исследовании учёных из Венского университета (в сотрудничестве с Базельским университетом) сложные молекулы, состоящие из почти двух тысяч атомов, были приведены в квантовую суперпозицию, где были доступны для вмешательства. Достижение суперпозиции в новом массовом масштабе установило новые улучшенные ограничения на альтернативные теории в квантовой механике.

Эксперимент продемонстрировал возможность квантового вмешательства во всё более массивные объекты. Используемые молекулы имели массу, превышающую 25 000 единиц атомной массы, что в несколько раз превышает массу объектов предыдущих экспериментов. Одна из самых больших молекул, посылаемых через интерферометр (C707H260F908N16S53Zn4), состоит более чем из 40000 протонов, нейтронов и электронов с длиной волны де Бройля в тысячу раз меньше диаметра даже одного атома водорода. Учёные использовали специальные методы для синтеза таких массивных молекул, чтобы те были достаточно стабильны для образования молекулярного пучка в сверхвысоком вакууме. Молекулы находились в состоянии суперпозиции более 7 миллисекунд, что достаточно долго, чтобы установить новые интерферометрические границы для альтернативных квантовых моделей. Авторы работы уверены, что будущие эксперименты добьются применения квантовой механики в ещё более массовом масштабе.

Источник: https://naukatv.ru/news/25958

Наряду с этой информацией, появилась и ещё не менее интересная информация:

 Трёхщелевой эксперимент.

      Пример «неклассической» траектории (фиолетового цвета) в эксперименте с тремя щелями. R. Sawant et al., / PRL

Международная группа физиков экспериментально подтвердила, что при прохождении фотона через три щели вклад в получаемую в результате интерференционную картину дают и невозможные с точки зрения классической физики траектории. Это открытие подтвердило некорректность широко распространенного наивного понимания принципа квантовой суперпозиции и, возможно, позволит усилить существующие схемы работы квантовых компьютеров. Работа опубликована в журнале Nature Communications. С ее текстом можно ознакомиться также на сайте препринтов arxiv.org.

Группа экспериментаторов, возглавляемая известным физиком Робертом Бойдом (который, в частности, был первым, кто осуществил «замедление света» при комнатной температуре), придумала и реализовала схему, демонстрирующую вклад так называемых «неклассических» траекторий в картину, получаемую при интерференции фотонов на трех щелях.

Интерференция на двух щелях — это классический эксперимент, демонстрирующий волновые свойства света. Впервые он был осуществлен в самом начале XIX века Томасом Юнгом и стал одной из главных причин отказа от доминирующей тогда корпускулярной теории света.

В начале XX века, однако, было выяснено, что свет все же состоит из частиц, получивших название фотонов, но эти частицы загадочным образом обладают и волновыми свойствами. Возникла концепция корпускулярно-волнового дуализма, которая была распространена также и на частицы материи. В частности, наличие волновых свойств было обнаружено у электронов, а позднее и у атомов и молекул.

В квантовой механике — новом разделе физики, возникшем в результате этих открытий, — возникновение интерферометрической картины в эксперименте с двумя щелями играет одну из центральных ролей. Так, Ричард Фейнман в своих «Фейнмановских лекциях по физике» пишет, что это явление, «которое невозможно, совершенно, абсолютно невозможно объяснить классическим образом. В этом явлении таится самая суть квантовой механики».

Эксперимент с двумя щелями демонстрирует одно из центральных понятий квантовой физики — квантовую суперпозицию. Принцип квантовой суперпозиции утверждает, что если некий квантовый объект (например, фотон или электрон) может находиться в некоем состоянии 1 и в некоем состоянии 2, то он может находиться и в состоянии, которое является в некотором смысле частично и состоянием 1, и состоянием 2. Это состояние и называется суперпозицией состояний 1 и 2. В случае с щелями частица может пройти через одну щель, а может через другую, но если обе щели открыты, то частица проходит через обе и оказывается в состоянии суперпозиции «частицы, прошедшей через щель 1» и «частицы, прошедшей через щель 2».

Самым известным объектом, находящемся в состоянии квантовой суперпозиции, является кот Шрёдингера, который и жив, и мертв одновременно. Dhatfield / Wikimedia Commons

В 2012 году в работе, опубликованной в журнале Physical Review Letters, авторы обратили внимание, что принцип суперпозиции в этом случае зачастую понимают и даже объясняют в учебниках неправильно. Обычно говорят, что состояние частицы после прохождения двух щелей представляет собой суперпозицию ее состояний после прохождения каждой из щелей при закрытой другой щели, однако это не совсем так. Когда открыты обе щели, каждая из них оказывает влияние на другую и частица, вообще говоря, теперь проходит каждую из щелей не так, как проходила бы ее, если бы другая щель была закрыта. И хотя отличие невелико и его сложно измерить в эксперименте, оно может играть роль, если рассматриваются слабые эффекты. Кроме того, как оказалось, влияние щелей друг на друга можно усилить.

Влияние одной щели на другую на квантовом языке проще объяснять через одно из альтернативных описаний квантовой физики, разработанное тем же Ричардом Фейнманом. Согласно его подходу, известному как «интегралы по траекториям», при перемещении частицы из одной точки в другую она проходит сразу по всем возможным траекториям, соединяющим эти точки, но каждая траектория имеет свой «вес». Наибольший вклад дают траектории, близкие к тем, которые предсказывает классическая физика, — именно поэтому квантовые законы в пределе сводятся к классическим. Но и другие траектории тоже важны (см., рисунок в заглавии этой работы, В.К.).

Среди этих траекторий могут быть и такие, которые совершенно невозможны классически. Они, скажем, могут содержать участки, на которых частица движется в обратную сторону. В случае эксперимента с щелями это, например, траектории, которые сначала входят в одну щель, затем проходят через другую, а затем выходят через третью. Именно такие странные траектории и объясняют влияние одной щели на другую, потому что только они отсутствуют, когда одна из щелей закрыта.

Чтобы доказать наличие «неклассических» траекторий, Роберт Бойд с коллегами предложили усилить их влияние за счет возбуждения так называемых приповерхностных плазмонов. Плазмоны — это связанное состояние фотона и электрона в металле. За счет них свет оказывается как бы привязанным к поверхности металла и может эффективно распространяться вдоль нее на относительно большие расстояния. Существование плазмонов увеличивает влияние одной щели на другую и, соответственно, «вес» траекторий, идущих от одной щели к другой.

В эксперименте Бойда щели были вырезаны пучком ионов в слое золота, напыленного на прозрачное стекло. Поскольку золото хороший проводник, то в нем легко возбуждаются плазмоны.

Чтобы наблюдать влияние щелей друг на друга, экспериментаторы предложили провести следующий опыт. Сначала две щели из трех закрывают, и фотоны проходят только через одну щель. На экране в этом случае получается небольшая освещенная полоска. При этом используют источник света, ширина луча которого меньше расстояния между щелями. Поэтому когда щели открываются, то, согласно наивным представлениям, картина меняться не должна — ведь эти щели не освещаются. Однако из-за влияния щелей друг на друга существуют такие траектории, которые, войдя через освещаемую щель, выйдут из щели, которая не освещается, и создадут интерференционную картину. За счет плазмонов этот эффект усиливается, и в опыте хорошо видно изменение характера освещенности экрана. Это и доказывает существование «неклассических» траекторий.

Сравнение картины, получаемой на экране в случае, когда открыта только одна щель (слева) и когда открыты все три щели (справа). O. S. Magaña-Loaiza et al., Nat. Commun

На данный момент не совсем понятно, могут ли эти исследования иметь какое-то значение для прикладных задач. Авторы работы надеются, что с помощью усиления неклассических траекторий можно создавать более эффективные протоколы работы устройств, основанных на явлении квантовой суперпозиции и интерференции, — например, квантовых компьютеров, предназначенных для симуляции реальных квантовых систем (так называемые, квантовые симуляторы).

Кроме того, учет неклассических траекторий важен для еще одного направления в современной фундаментальной физике. Одна из главных нерешенных проблем, стоящих перед учеными, — это объединение квантовой теории с теорией гравитации. На этом пути существуют принципиальные сложности, которые, как считают многие, можно преодолеть, только видоизменив или одну из этих теорий, или сразу обе. Поэтому сейчас идут поиски возможных расхождений реальности с предсказаниями этих теорий. Одним из направлений является поиск отклонений от принципа квантовой суперпозиции. Так, в 2010 году было опубликовано исследование, авторы которого пытались найти такие отклонения в трехщелевом эксперименте. Никаких расхождений не обнаружили, но эта статья спровоцировала упоминавшуюся выше работу 2012 года. Один из ее выводов заключался как раз в том, что в эксперименте 2010 года было использовано неправильное понимание принципа квантовой суперпозиции и это внесло свою долю неучтенной ошибки в измерения. И хотя величина этой ошибки была мала, эффект, который ищут ученые, тоже может быть невелик, поэтому в таких поисках вклад неклассических траекторий следует все же учитывать.

Источник: http://victorpetrov.ru/tryoxsh...

В.К. Казалось бы, какая связь между двумя этими публикациями кроме той, что и там, и там речь идёт о квантовой суперпозиции? Однако, это на первый взгляд. На самом же деле, эта связь существенная и значительная.

Начнём, пожалуй, с того, что при облучении щелей что частицами, например, электронами, что светом, картина получается приблизительно одна и та же. Даже, если облучение происходит одиночными электронами или одиночными квантами света, а не коллимированным пучком даже монохроматическим излучением на протяжении какого-то времени, картина особо не отличается от этой:

Если же мы теперь посмотрим на картинку в трёзщелевом эксперименте, где приведены картинки с одной и тремя щелями, то можно увидеть, что на изображении от одной щели хорошо просматривается некоторая дискретность - некоторое пространственное распределение квантов на экране. При похождении же света через две или более щелей, даже и безо всяких плазмонов, дискретность эта проявляется более отчётливо.

С чем это может быть связано? А связано это может быть с тем, на мой взгляд, что частицы в пучке или по отдельности не являют собой нечто идентичное - всегда между ними будет некое различие, которое выражается неким распределением.

Но, почему эти частицы проходят через разные щели, если расстояния между ними таковы, что эти частицы никак в другие, кроме той, в которую и направлены, не могли бы попадать?

А вот здесь мы и переходим к самому главному. Дело всё в том, на мой взгляд, что, много говоря о влиянии наблюдателя на ход эксперимента, мы совершенно упускаем из виду тот факт, что система излучатель-щели-экран формирует собственное пространство взаимодействия и именно поэтому, например, синие фотоны не петляют между щелями, а каждый пролетает по той траектории, по которой и осуществляется наибольшая связь в этой системе. И именно поэтому картинка от трёх щелей повторяет картинку от одной щели в каждой дискретизации, выражая тем самым, распределение частиц в потоке.

Говоря другими словами, изначально мы ничего не можем сказать о распределении частиц в потоке, но, как только появляются щели и экран - те самые наблюдатели, распределение тут же и проявляется.

И здесь кстати будет сказать, на мой взгляд, что всё описанное имеет место быть в любых экспериментах, в том числе и тех, которые проводят на коллайдере, сталкивая протоны друг с другом (я об этом ранее писал), и даже в нашей повседневной жизни, и в жизни вообще.

Поэтому, на мой взгляд, здесь очень важно понимать, вспомнив утверждение древних: Ничто только тогда становится Нечто, когда осознано.

Что же вы творите, люди?! Опомнитесь!

    Nur zum Geld. Немецкое (и не только) золото в США и киллеры-стахановцы

    Гудзонский вариант Сайт «Политико» пишет, что Германия хранит около 117 миллиардов евро золотых резервов в Федеральной резервной системе в Нью-Йорке, и некоторые немецкие ...

    Жёсткий ультиматум Белоусова главе Пентагона: Впервые рассекречены данные переговоров министров. Катастрофа и позор в Чёрном море

    Расследование американских журналистов, сливших подробности о том, как именно США оказались не просто стороной, а прямым участником войны на стороне Киева, обрастает всё новыми подробно...

    Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

    0 новых комментариев

      Vladimir Kouprin 1 апреля 13:02

      «Конец европейскому единству» – выдаём желаемое за действительное.

      В.К. Короче, смотрите сами и думайте сами, а то для многих важны не сами факты, а  то, что об этом скажут по телевизору. /?r=plemwd В.К. Ну, а как бы в дополнение, чтобы уж совсем стало понятно кто, с кем и о чём пытается договариваться и стоит ли это хоть выеденного яйца.В Госдепе рассказали, как видят мирное урегулирование на Украине.США видят ми...
      133
      Vladimir Kouprin 1 апреля 12:38

      Природный суперкомпьютер: наши клетки обгоняют технологии на миллиарды лет.

      Физики измерили вычислительную мощь всего живого. Руководитель Лаборатории квантовой биологии Говардского университета Филип Куриан совершил прорыв в понимании того, как живые организмы обрабатывают информацию. В своей работе, опубликованной в Science Advances, он впервые объединил три фундаментальных направления физики XX века - термодинамику, теорию от...
      673
      Vladimir Kouprin 31 марта 10:59

      «Вас заменят алгоритмы»: Билл Гейтс вынес приговор врачам, педагогам и творческим профессиям.

      Слова миллиардера стали вирусными и вызвали волну критики. Билл Гейтс снова оказался в центре внимания — на этот раз благодаря интервью в шоу Джимми Фэллона, где он высказался о будущем и роли искусственного интеллекта. Его заявления вызвали волну обсуждений, и не только из-за их смелости.Основатель Microsoft поделился оптимизмом по поводу развития ИИ, с...
      486
      Vladimir Kouprin 31 марта 10:25

      В Красноярске ищут девушку, которая голой загорала на балконе.

      В Красноярске сотрудники правоохранительных органов проводят проверку по факту появления в Сети фотографий девушки, замеченной загорающей без одежды на балконе жилого дома. Об этом РИА Новости сообщили в региональном управлении МВД. Несмотря на отсутствие официальных заявлений, полиция отреагировала на распространившиеся в социальных сетях снимки, вызвав...
      1684
      Vladimir Kouprin 30 марта 10:14

      Мозг против манипуляций: чему нас не учат в школе, но что решает всё.

      Рассказываем, почему навык задавать вопросы сегодня важнее, чем знать ответы. Критическое мышление в XXI веке стало чем-то вроде «скилла номер один», про который говорят и на рабочих совещаниях, и в вузах, и даже на дружеских посиделках. Однако, несмотря на всю популярность термина, далеко не все действительно понимают, каково содержание этого навыка, на...
      870
      Vladimir Kouprin 29 марта 10:20

      Милое одичание?

      С.В. Савельев – Милое одичание.Профессор Сергей Савельев беседует с Ильей Бокатовым о предназначении мозга и его эволюционных процессах, о том, почему не работают общественные формации и почему нельзя мечтать о мире «созидания» и бесполезности попыток его создания. Эфир на канале «Точка сборки» от 11.03.2025 г.В.К. И с профессором Савельевым можно согл...
      356
      Vladimir Kouprin 27 марта 11:52

      Биометрия и жулики.

      Сегодня в «Известиях» появилась статья о том, что мошенники усовершенствовали схему с NFC-клонами карт клиента, с которых могли снимать деньги в банкомате. Представители ВТБ рассказали, что новая методика позволяет злоумышленникам не оставлять цифровых следов преступления:«Мошенники звонят жертве, представляясь сотрудниками сотового оператора, банка, любой крупной ком...
      1250
      Vladimir Kouprin 27 марта 11:12

      Прощание с суперсимметрией: любимая теория физиков оказалась миражом?

      Очередная мечта разбилась о реальность Большого адронного коллайдера. Суперсимметрия — теория, согласно которой у каждой известной элементарной частицы существует более тяжёлый «суперпартнёр», — уже полвека остаётся звездой теоретической физики. Её сторонники считают её главной надеждой на решение давних загадок, таких как природа тёмной материи. Скептик...
      858
      Vladimir Kouprin 25 марта 10:52

      Палитра мирового глобализма.

      В.К. Для начала посмотрите видео по ссылке, чтобы понять о чём идёт речь: https://devyatov.su/mienshie-znaiesh-kriepchie-spish-vidieo-24-03-2025/Интервью А.Девятова телеканалу 360:• Куда ведут контакты Трампа и Путина?• На чем спекулируют СМИ?• Почему Россия выиграв в шахматы на Украинском ТВД, пока что проигрывает вчистую за карточным столом истории?• Готовы ли ...
      121
      Vladimir Kouprin 25 марта 10:21

      Trusted Signing: хакеры легализуют вирусы через официальный сервис Microsoft.

      Как взломать систему доверия Windows за $10 в месяц. Киберпреступники начали использовать сервис Microsoft Trusted Signing, чтобы подписывать вредоносные программы так, будто они безопасны и созданы надёжными компаниями. Это помогает обходить антивирусы и другие системы защиты, которые больше доверяют подписанным файлам.Trusted Signing — это облачный сер...
      247
      Vladimir Kouprin 25 марта 10:16

      Природа уже создала AGI: что знает маленькая мушка и не понимает OpenAI.

      Настоящий интеллект не измеряется гигабайтами? Генеральный директор OpenAI Сэм Альтман в недавнем интервью вновь заявил, что человечество близко к созданию искусственного общего интеллекта (AGI) – машинного разума, сопоставимого с человеческим. По его мнению, для достижения этой цели достаточно наращивать масштаб существующих моделей вроде ChatGPT. "AGI,...
      116
      Vladimir Kouprin 24 марта 13:13

      Зачем нам эти «обманные переговоры»?

      Удары по России производятся по наводке и «инициативе» США. Каким образом 20 марта вражеский рой тяжёлых дронов долетел до Энгельса и Саратова? В Энгельсе практически уничтожена взлётка, с которой взлетают «Медведи» (Ту-95), не говоря уже об иных последствиях. Беспилотники были запущены из Черкасской, Днепропетровской, Полтавской, Сумской и Житомирс...
      912
      Vladimir Kouprin 24 марта 12:45

      Невидимая империя зла: как ИИ, дети и крипта строят цифровую империю.

      Преступные группировки используют технологии для масштабирования и маскировки своей деятельности. Преступный мир переживает серьёзную трансформацию. Подобно тому как ДНК формирует основу живого, меняется и «генетический код» организованной преступности. Она больше не ограничена традиционными структурами – сегодня её формируют глобальная нестабильность, ц...
      416
      Vladimir Kouprin 23 марта 14:41

      На Западе обратились к России с призывом по поводу Одессы.

      Одесса имеет решающее историческое значение и жизненно важную актуальность в контексте специальной военной операции, а её освобождение должно быть не просто военной целью, а центральной стратегической целью России, заявил в статье для итальянского издания L’AntiDiplomatico бразильский аналитик Лукас Лейроз. «Одесса стала символом неспособности украинског...
      1035
      Vladimir Kouprin 23 марта 12:39

      ChatGPT выдумал преступление и втянул OpenAI в скандал с GDPR.

      Чатбот превратил семьянина в преступника. Норвежца Арве Хьялмара Холмена шокировало сообщение от ChatGPT, в котором искусственный интеллект ошибочно обвинил его в преступлении в отношении своих троих детей. При этом в тексте фигурировали реальные сведения о месте его жительства и семье, что усилило драматизм ситуации.Инцидент стал предметом правовой жало...
      328
      Vladimir Kouprin 23 марта 07:32

      Венгрия не снимет вето на приём Украины в ЕС из-за ситуации в Закарпатье. Но не только...

      Венгрия будет блокировать путь Украины в ЕС, пока она не вернёт языковые права закарпатским венграм. Об этом сообщили глава венгерского МИД Петер Сийярто. Он заявил о «постоянных нарушениях прав венгерской общины в Закарпатской области».«Украинское правительство, несмотря на постоянные обещания и приятные слова, не вернуло права меньшинства, отнятые у ве...
      183
      Vladimir Kouprin 20 марта 16:37

      Обновитесь или платите: Microsoft раскрывает будущее Windows 10 после 2025 года.

      Через год десятка останется без защиты, а миллионы компьютеров рискуют оказаться в «мусорной корзине». Microsoft снова напоминает пользователям Windows 10 о скором прекращении поддержки системы, на этот раз в новом письме, которое получили те, кто еще не перешел на Windows 11. Несмотря на то, что темпы обновлений немного выросли, более 60% пользователей ...
      1705
      Vladimir Kouprin 19 марта 15:19

      Пятая колонна...

      В.К. Предлагаю вашему вниманию несколько публикаций, тезисно, поскольку нет уже сил и желания смотреть на всё это. Ну а вы уже, при желании, сами сможете ознакомиться с материалами полностью на портале источника.Русские «Патриоты» уже и на фронте не нужны? УАЗ скатывается на уровень штучного производства.Ульяновский автозавод хотят закрыть и превратить в «технопарк», ...
      1382
      Vladimir Kouprin 19 марта 13:40

      Бизнес, ничего личного.

      IT-специалист зарабатывает сотни тысяч долларов, нанимая других людей для работы вместо себя.Фриланс-биржи и VPN помогают скрывать истинное положение вещей. Американский специалист по обеспечению качества в IT-сфере, использующий псевдоним Харрисон, нашёл способ значительно увеличить свой доход — он одновременно работает на несколько компаний, передавая ...
      440
      Vladimir Kouprin 19 марта 13:23

      Шустрый Аполлон-17.

      Не только в спорте секунды играют важную роль, но и в космической гонке они могут принести неожиданный результат, о чем мы узнаем чуть ниже. Старт всех Аполлонов с Земли видели непосредственно тысячи людей, находясь недалеко от стартового стола ракеты, а вот старт с поверхности Луны американского взлётного модуля с астронавтами до 14 декабря 1972 года не видел никто. ...
      3182
      Служба поддержи

      Яндекс.Метрика