Почему квантовых котов так сложно увидеть?

Существуют ли параллельные Вселенные? Это только один из множества интригующих вопросов квантовой физики. Исследователи из университетов Калгари, Ватерлоу и Женевы, опубликовали статью в журнале Physical Review Letters, в которой объяснили, почему мы не видим физического проявления эффектов квантовой механики.

"Квантовая физика работает с невероятной точностью для очень маленьких вещей, но когда дело доходит до вещей более крупных, то становится практически невозможно сколько-нибудь точно подсчитать фотоны. Поэтому так трудно увидеть эти эффекты в нашей повседневной жизни", - сказал Кристофер Саймон, преподаватель физики и астрономии в Калгарском университете и один из ведущих авторов статьи.

Хорошо известно, что квантовые системы очень хрупки. Когда фотон взаимодействует с окружающей средой, даже в самой малой степени, то суперпозиция разрушается. Суперпозиция - это фундаментальный принцип квантовой физики, который гласит, что системы могут существовать во всех возможных состояниях одновременно. Но при измерении или наблюдении, мы увидим только одно из состояний.

Этот эффект известен под названием декогеренция. Последние несколько десятилетий проводились интенсивные исследования этого явления. Идея декогеренции в виде мысленного эксперимента была сформулирована Эрвином Шредингером, одним из отцов-основателей квантовой физики, в его знаменитом парадоксе с котом: кот в коробке может быть одновременно живым и мертвым.

Но как замечают авторы этого исследования, декогеренция далеко не единственная причина, по которой мы испытываем трудности с наблюдением квантовых эффектов. Чтобы увидеть их, необходимо производить измерения с чрезвычайной точностью. Саймон, совместно с командой ученых, изучил феномен "кота" на конкретном примере определенного квантового состояния с применением большого числа фотонов.

"Мы продемонстрировали, что для того, чтобы увидеть квантовую природу этого состояния, необходимо уметь точно подсчитывать количество фотонов задействованных в нем", - сказал Саймон. "Это становится все сложней по мере увеличения количества фотонов. На данном этапе развития науки, мы можем различить где один фотон, а где два, но отличить где миллион фотонов, а где миллион плюс один остается за гранью наших возможностей".

Оригинал (на англ. языке): Physorg

• IBM ускоряет обучение ИИ на скорости света при минимальном энергопотреблении
• Учёные впервые визуализировали форму одиночного фотона
• Солнечная система для зарядки электромобилей
• Крупнейший электрический самолёт взлетит в 2025 году
• ДНК-биочернила открывают новые горизонты для 3D-печати кровеносных сосудов
• Исследователи улучшили эффективность и долговечность солнечных элементов
• Тёмная материя: Как камера отслеживает невидимое
• Мягкий, растяжимый электрод имитирует тактильные ощущения с помощью электрических сигналов