Новости науки на портале «Научная Россия»

Квантовая механика и физическая реальность

Квантовая механика и физическая реальность
Новые эксперименты показывают, что Вселенная не подчиняется правилу «локального реализма», а теоретического кота Шредингера можно заменить на реальную бактерию, которая будет находиться в состоянии суперпозиции.

Два научных коллектива независимо друг от друга опубликовали работы по экспериментальной проверке двух самых интересных явлений квантовой механики — квантовой спутанности (с опровержением «принципа локальности») и суперпозиции макрообъектов.

Первая работа, вышедшая в журнале Nature, принадлежит перу ученых из Делфтского университета технологий (Нидерланды), Барселонского научно-технологического института и Института ICREA (Испания), а также компании Element Six Innovation (Великобритания). Она посвящена экспериментальному опровержению «принципа локальности», согласно которому на элементарную частицу влияет только ее ближайшее окружение и не влияют другие частицы, удаленные на значительные расстояния.

С «принципом локальности» не согласуется эффект квантовой спутанности, суть которого заключается в том, что элементарные частицы, расположенные на значительном расстоянии друг от друга, могут «вести себя» согласованно — например, синхронизировать свои спины. Таким образом, они мгновенно обмениваются информацией, что, теоретически, невозможно — ведь ничто во Вселенной не может двигаться быстрее скорости света. На этом основано «неравенство Белла» — своеобразный тест теории Эйнштейна, предложенный в 1960-х гг. североирландским физиком Джоном Беллом. Это «неравенство» соблюдается, если одна частица не может немедленно влиять на другую, расположенную на значительном расстоянии, а их параметры — такие, как спин — определены до того момента, как проводятся их измерения.

За последние 50 лет многие научные коллективы пытались проверить «неравенства Белла», однако во всех их экспериментах были те или иные лазейки, которые не позволяли получить однозначный результат. Наконец, нидерландо-испано-британский коллектив смог поставить такой «чистый» эксперимент. Для этого они с помощью лазера резко повысили энергии двух электронов, находящихся в кристаллах алмаза, на расстоянии 1 км друг от друга, и заставили их испустить по фотону. Эти фотоны, находящиеся в состоянии «квантовой спутанности» с испустившими их электронами, были потом переданы по оптическому кабелю, на большое расстояние, и встретились в третьей точке. Прибыв в эту точку одновременно, они становились квантово спутанными друг с другом, а значит, исходные электроны — тоже.

Измерив спины электронов очень быстро и точно (и избежав таким образом появления «лазеек») ученые показали, что предсказать их было заранее невозможно, и изменение спина у одного сразу же вызывает аналогичное изменение у другого. А значит, «принцип локальности» не соблюдается.

В то же время, физики Тонканг Ли (Tongcang Li) из Техасского университета в Остине (США) и Чжан-Ки Йин (Zhang-Qi Yin) из университета Сиань Цзяо Тун (Китай) предложили повторить в реальности знаменитый умозрительный эксперимент Шредингера с котом, который одновременно является живым и мертвым — то есть, выражаясь языком квантовой механики, находится в состоянии суперпозиции. Только вместо кота они хотят пока взять бактерию, которую поместят на тончайшую гибкую алюминиевую мембрану, которая будет охлаждена до самой низкой из возможных температур, а затем переведена в состояние суперпозиции, когда она будет осциллировать (колебаться) одновременно сразу в двух ритмах. Ученые собираются показать, что присутствие бактерии при этом никак не влияет на осцилляцию, а значит, бактерия тоже будет находиться в состоянии суперпозиции.

Если все получится, это будет первый случай наблюдения состояния суперпозиции не просто у макрообъекта (к которым, с точки зрения квантовой механики, относится и алюминиевая мембрана), но и у живого существа.

квантовая механика квантовая спутанность принцип локальности суперпозиция эксперимент шредингера

Назад

Социальные сети

Комментарии

  • nan, 27 октября 2015 г. 12:14:06

    >>Прибыв в эту точку одновременно, они становились квантово спутанными друг с другом
    Это почему? Они как-то взаимодействуют? Два свободных фотона взаимодействуют? И как это "одновременно"? Относительно какой точки отсчета (в контексте одновременности СТО)?

    >>ученые показали, что предсказать их было заранее невозможно, и изменение спина у одного сразу же вызывает аналогичное изменение у другого. А значит, «принцип локальности» не соблюдается.
    Ученые все еще оперируют понятиями макро-вероятностей (т.е. детерминированными вероятностями без влияния квантово-механической неопределенности), т.к. предсказания всегда опираются на детерминизм причин и следствий.
    По такой логике (детерминированной логики) можно управлять исходными электронами, как обеспечив спутанность порождаемых ими раньше фотонов: не спутывали - один результат, спутали - другой :) т.е. тут не просто "нелокальность", а еще влияние из будущего на прошлое. Не пора ли избавиться от таких абсурдов и не уходить в мистику?
  • Ильин День, 30 октября 2015 г. 13:48:05

    НЕ НАЧАТЬ ЛИ С ТОГО, что признать Аксиомой Мнимость Бытия....??!

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий