• РЕГИСТРАЦИЯ

Физики поставили новый рекорд в квантовой суперпозиции.

4 2440

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!

    Кейнс и австрийская школа экономики

    Какой-то Роджерс на праздниках немного увлёкся винтажными записями. Сначала смотрел несколько интервью Карла Густава нашего Юнга, а затем мне попались записи выступлений, кхм, «экономистов»...

    В Ивановской области азербайджанская диаспора пыталась решить вопрос по уголовному делу мигранта из Азербайджана Аллахвердиева.

    Напомним, что в октябре 2023 года местный житель города Иваново Владимир Каменский заступился за свою пожилую мать, которую оскорблял наглый и агрессивный мигрант из Азербайджана Фаил З...

    Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

    0 новых комментариев

      Vladimir Kouprin Сегодня 10:40

      Маск обвинил премьера Британии в соучастии в массовых изнасилованиях.

      Маск призвал Стармера уйти в отставку из-за массовых изнасилований девочек. Фото: Shutterstock/FOTODOM. Илон Маск.Американский миллиардер Илон Маск в соцсети Х заявил, что премьер-министр Великобритании Кир Стармер является соучастником массовых изнасилований девочек в стране. Предприниматель призвал его уйти в отставку."Стармер был соучастником изнасило...
      635
      Vladimir Kouprin Сегодня 09:38

      Хакер обрушил токен FEG на 99%.

      Как заработать $1 миллион за несколько кликов. Кибератака на токен Feed Every Gorilla (FEG) обрушила его стоимость на 99%. Злоумышленник воспользовался уязвимостью в системе SmartBridge и вывел средства, распродав их в существующую ликвидность.Команда FEG признала наличие «нерегулярных транзакций» и заявила о проведении расследования. По предварительным ...
      551
      Vladimir Kouprin Сегодня 09:23

      Загадка древности: Кинжал из горного хрусталя.

      В 2007 году археологи недалеко от Севильи сделали потрясающее открытие, которое перевернуло наши представления о медном веке. В древней гробнице был найден кинжал, вырезанный из горного хрусталя, возраст которого составляет около 5000 лет. Этот уникальный артефакт, длиной 22 сантиметра, с рукоятью из слоновой кости и изысканными ножнами, стал символом мастерства древн...
      658
      Vladimir Kouprin Вчера 10:58

      Биткойн – новое «золото»? О проекте официального биткойн-резерва.

      Я уже писал о том, что Трамп в ходе своей предвыборной кампании обещал оказывать всемерную поддержку криптовалютам. И это разительно контрастирует с его заявлениями предыдущих лет, в которых он очень негативно отзывался о частных цифровых валютах. Уверен, что Трампу до сих пор не нравятся биткойны и прочие криптовалюты. Но ведь президент Америки себе не принадлежит. О...
      460
      Vladimir Kouprin 2 января 08:57

      Телескоп Уэбба засек корабль пришельцев, который летит к Земле? В НАСА от комментариев загадочно отказались.

      Телескоп Джеймса Уэбба якобы обнаружил огромный космический корабль в десяти световых годах от нас, он стремительно приближается к Земле. НАСА проинформировало об этом Конгресс. Все данные засекречены. Очередной нелепый слух или правда? Разбираемся. Телескоп Джеймса Уэбба. Фото: GLOBAL LOOK PRESS.СТРАННЫЕ РЕПЛИКИ, ТРЕВОЖНЫЕ СЛУХИ.Эту странную историю луч...
      1359
      Vladimir Kouprin 1 января 07:55

      Почему 2025 год очень крутой с точки зрения математики.

      2025 - это идеальный квадратный год! Идеальный квадрат - это число, которое может быть выражено как произведение целого числа на само себя. 2025 год уже на пороге, и этот год обещает быть насыщенным событиями и интересными открытиями.Но, помимо этого, 2025 год несёт в себе удивительные математические свойства, которые мы рассмотрим.Вот несколько интересн...
      2343
      Vladimir Kouprin 30 декабря 2024 г. 13:46

      Очевидное, но по-прежнему, невероятное.

      В.К. Если мы внимательно и непредвзято посмотрим на происходящее с нами и вокруг нас, то с очевидностью обнаружим, что идут процессы тотального сокращения населения планеты. И это не конспирология, это факты.Это и катастрофическая демография, и непрерывно ведущиеся войны и террористические акты, почему-то толерантно именуемые провокациями, и уничтожение ...
      639
      Vladimir Kouprin 30 декабря 2024 г. 12:51

      Астрономы нашли космического «дракона» — самую далёкую и массивную спиральную галактик.

      Обнаружив самую удалённую от Земли (на сегодняшний день) гигантскую спиральную галактику, международная команда астрономов назвала её в честь божества китайской мифологии: Чжулун (или Дракон со свечой), согласно Книге гор и морей освещает мрак. Увидеть космического «дракона» в момент, когда возраст Вселенной составлял около миллиарда лет, удалось с помощью космической...
      271
      Vladimir Kouprin 30 декабря 2024 г. 12:19

      Дeмeнтopы пpoлeтeли нaд Лoндoнoм? Aнгличaнкa зacнялa в нeбe cтpaнныe чepныe фигуpы.

      59-лeтняя житeльницa Beликoбpитaнии Mapи Hoэль из Уoлтeмcтoу, чтo нa вocтoкe Лoндoнa, нoчью 26 дeкaбpя 2024 гoдa пpocнулacь oт гpoмкoгo пeния птиц. Птицы пo ee мнeнию пeли cлишкoм уж гpoмкo и в кaкoй-тo мoмeнт oнa peшилa зacнять этo нa видeo."Птицы издaвaли мнoгo шумa. Я кopмлю птиц и знaю, чтo oбычнo oни нe издaют тaкиx звукoв в двa чaca нoчи. Oбычнo oн...
      1541
      Vladimir Kouprin 29 декабря 2024 г. 10:11

      Демократия, однако. А как вы думали?

      Питер Хитченс: Британского видеоблогера лишили прав человека за критику Украины. Кто следующий — я?Грэм Филлипс, британский видеоблогер, живёт в тяжёлых условиях в Мариуполе, разрушенном войной городе. Бывший журналист, он известен своими противоречивыми репортажами с фронтовой линии украинского конфликта, в которых он откровенно симпатизирует России. Его блогеры жёст...
      531
      Vladimir Kouprin 29 декабря 2024 г. 10:04

      «Взорвут Курскую или Чернобыльскую АЭС»: появились данные о подготовке ВСУ к ядерной катастрофе.

      Ожидается, очередная провокация будет направлена против России. Киев, по всей видимости, готовит новые провокации на ядерных объектах, расположенных в Незалежной и на территории российских АЭС. Такой вывод можно сделать не только исходя из новостей СМИ, но и по ряду разведданных, которые стали известны «Блокноту». Итак, в специализированных изданиях США,...
      686
      Vladimir Kouprin 29 декабря 2024 г. 09:53

      Численное моделирование показывает, как классический мир может возникнуть из мульти-вселенных квантовой механики.

      Студентам, изучающим квантовую механику, рассказывают об уравнении Шрёдингера и о том, как решить его, чтобы получить волновую функцию. Но при этом пропускается важнейший шаг, потому что он озадачивал учёных с самых первых дней — как реальный, классический мир возникает из, зачастую, большого числа решений волновых функций? Каждая из этих волновых функци...
      120
      Vladimir Kouprin 28 декабря 2024 г. 08:39

      Стеклянные бусины возрастом возрастом 120 млн лет переписывают историю Луны.

      Наука наконец нашла объяснение загадочной находке Чанъэ-5. Китайская миссия "Чанъэ-5" привезла на Землю образцы лунного грунта с территории, где расположены сравнительно молодые лавовые равнины. В ходе изучения материала учёные обратили особое внимание на стеклянные частицы - они напоминали результат вулканических извержений, с которыми исследователи уже...
      251
      Vladimir Kouprin 27 декабря 2024 г. 10:25

      Физики вновь усомнились в существовании темной энергии.

      Свет далёких галактик подсказывает, что они удаляются от нас, причём кажется, что все быстрее и быстрее. Чтобы объяснить это ускоряющееся расширение Вселенной, создана концепция так называемой темной энергии — неизвестной силы, действующей в пустоте между галактиками. Недавно команда физиков выразила серьёзные сомнения по этому поводу. После собственных наблюдений они...
      938
      Vladimir Kouprin 26 декабря 2024 г. 09:17

      Новое издание Доктрины Монро.

      История, которая изначально больше напоминала троллинг, обретает серьёзное звучание.У новоизбранного президента США Дональда Трампа уже начались напряжённые дискуссии с национальными лидерами других стран по поводу потенциальных посягательств на их суверенитет. Трамп заявил о том, что не прочь присоединить к Штатам Канаду, Мексику и Гренландию, а также с...
      892
      Vladimir Kouprin 26 декабря 2024 г. 08:34

      Бедность и вымирание России.

      Нищета и демография.Вымирание России признали на самом высоком уровне. Сановники говорят о демографической катастрофе, о мерах по поддержке многодетных семей, о потребительском сознании, охватившем общество и т. д.Однако это всё словоблудие и имитация бурной деятельности. Демографической стратегии как не было, так и нет. Точнее есть, но это стратегия вымирания.В частн...
      1254
      Vladimir Kouprin 24 декабря 2024 г. 12:14

      Вот вам и разрешение демографической проблемы...

      «Оголодавших» из-за отсутствия мужчин украинок решили спасти с помощью западных миротворцев.Ввод западных миротворцев решит демографическую проблему Украины: голодные украинки будут накидываться на европейских военных, — преподаватель КНУ им. Шевченко. «Представьте себе: минимум 40000 мужиков с деньгами, голодных до женщин. Не прошедших испытания фронтом...
      551
      Vladimir Kouprin 24 декабря 2024 г. 12:03

      Конечная остановка?

      Между тем, заканчивается эпоха: конец транзита российского газа в Европу означает похороны грандиозного экономического проекта, который Советский Союз под руководством Леонида Ильича Брежнева начинал в 1960-е годы. Именно тогда было принято стратегическое решение о партнёрстве с Западной Европой в ущерб восстановлению отношений с Китаем.В советском полит...
      6022
      Vladimir Kouprin 23 декабря 2024 г. 09:56

      Ветеран СВО стал мэром города в Кировской области и заявил, что администрация ворует: теперь его снова отправляют на фронт (ФОТО, ВИДЕО).

      Никита Горелов официально стал главой администрации города Сосновка Кировской области 28 октября. И уже 20-го декабря заявил, что его хотят снять с должности из-за того, что он обнаружил коррупцию. Ему пришло предписание с требованием вернуться на фронт, вероятно, из-за того, что стал угрозой коррупционным схемам в городе. «Для чего я был отозван с Донба...
      1621
      Vladimir Kouprin 22 декабря 2024 г. 07:40

      Мир уже не готов играть по прежним правилам: Запад сам себя завёл в тупик?

      Мир уже не готов играть по прежним правилам, и новые крупные глобальные и региональные державы становятся приверженцами концепции, которую продвигает Россия. Об этом рассказали российские дипломаты Биричесвкий и Бердыев. Директор Департамента экономического сотрудничества МИД России Дмитрий Биричевский и посол по особым поручениям по вопросам «Группы два...
      209
      Служба поддержи

      Яндекс.Метрика