Учені отримали зображення кота шредінгера
Відео: Кот Шредінгера проти онлайн казино
Всі ті, хто хоча б раз чув про квантову механіку, напевно чули історію про кота Шредінгера: уявний експеримент австрійського фізика-теоретика Ервіна Шредінгера, де кіт, залишений в коробці з небезпечним радіоактивним речовиною, одночасно може перебувати в двох станах - мертвому і живому. Так ось, сучасним ученим з Відня і Нью-Йорка вдалося в якійсь мірі довести таку можливість при обліку квантової заплутаності.
Зображення вище було отримано при використанні трафарету кота і заплутаних фотонів. Цікавість тут полягає в тому, що фотони, які використовувалися для створення зображення, ніколи не взаємодіяли з трафаретом, а фотони, які були спрямовані на трафарет, насправді ніколи не були спрямовані в камеру.
Згідно з квантовою механікою, коли дві роздільні частки знаходяться в стані заплутаності, їх фізичні властивості накладаються один на одного, і вони починають перебувати в одному і тому ж квантовому стані, в стані суперпозиції. Іншими словами, коли кіт може бути одночасно і мертвим і живим. Так ось, Габріела Баррето Лемос з Австрійської академії наук у Відні зі своїми колегами, використовуючи цю квантову зв`язок між частинками, змогла створити зображення кота без прямого фотографування його трафарету.
Для того щоб це зробити, вчені, використовуючи лазери, створили дві пари з жовтих і червоних заплутаних фотонів. Жовті фотони були спрямовані на трафарет кота, а червоні фотони були спрямовані в камеру. Завдяки своїй заплутаності, червоні фотони перейняли фізичні властивості жовтих фотонів і утворили зображення кота. Так як трафарет кота був прозорим при червоному світлі, камера могла фіксувати тільки червоне світло. Проведений експеримент продемонстрував те, що подібна техніка дозволяє робити зображення об`єктів, невидимих для виявлених фотонів.
Відео: ІгроFacts - Випуск 2: BioShock 1,2 - Кот Шредінгера
Теоретики пояснили, як гравітація вбиває кота Шредінгера
Знаменитий уявний експеримент Ервіна Шредінгера з котом, вміщеним в непрозору коробку з механізмом смерті, який спрацює з 50% ймовірністю, був сформульований, щоб проілюструвати парадоксальність поняття квантової суперпозиції. Це явище має на увазі, що частка (кіт) буде перебувати відразу в декількох станах одночасно (живий і мертвий) до тих пір, поки її не зміряти (коробку не відкриють і не подивляться на кота).
Хвилеподібний малюнок - наслідок квантової інтерференції частки з самою собою (ілюстрація Pikovski / Nature Physics).
Як правило, фізики пояснюють феномен того, що суперпозиція можлива в світі частинок, але неможлива з котами або іншими макрооб`єктами, перешкодами від навколишнього середовища. Коли квантовий об`єкт проходить крізь поле або взаємодіє з випадковими частинками, він тут же приймає лише одне стан - як якщо б його виміряли. Саме так і руйнується суперпозиція, як вважали вчені.
Відео: МЕХАНИКА БІЗНЕСУ. метод Шредінгера
Але навіть якщо якимось чином стало можливим ізолювати макрооб`єкт, що знаходиться в стані суперпозиції, від взаємодій з іншими частинками і полями, то він все одно рано чи пізно прийняв би одне-єдине стан. По крайней мере, це вірно для процесів, що протікають на поверхні Землі.
"Десь в міжзоряному просторі, може бути, кіт і мав би шанс зберегти квантову когерентність, але на Землі або поблизу будь-якої планети це вкрай малоймовірно. І причина тому - гравітація", - Пояснює провідний автор нового дослідження Ігор Піковський (Igor Pikovski) з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики.
Піковський і його колеги з Віденського університету стверджують, що гравітація чинить руйнівну дію на квантові суперпозиції макрооб`єктів, і тому ми не спостерігаємо подібних явищ в макросвіті. Базова концепція нової гіпотези, до слова, коротко викладена в художньому фільмі "Інтерстеллар".
Ейнштейнівська загальна теорія відносності говорить, що надзвичайно масивний об`єкт буде викривляти поблизу себе простір-час. Розглядаючи ситуацію на більш дрібному рівні, можна сказати, що для молекули, вміщеній у поверхні Землі, час буде йти трохи повільніше, ніж для тієї, що знаходиться на орбіті нашої планети.
Через вплив гравітації на простір-час молекула, яка потрапила під цей вплив, зазнає відхилення в своєму становищі. А це, в свою чергу, повинно вплинути і на її внутрішню енергію - коливання частинок в молекулі, які змінюються з плином часу. Якщо молекулу ввести в стан квантової суперпозиції двох локацій, то співвідношення між становищем і внутрішньою енергією незабаром змусило б молекулу "вибрати" тільки одну з двох позицій в просторі.
"У більшості випадків явище декогеренції пов`язано із зовнішнім впливом, але в даному випадку внутрішнє коливання частинок взаємодіє з рухом самої молекули", - Пояснює Піковський.
Відео: Cat Erwin Schrdingers 126th birthday Кот Шредінгера Google Doodle
Цей ефект поки що ніхто не спостерігав, оскільки інші джерела декогеренції, такі як магнітні поля, теплове випромінювання і вібрації, як правило, набагато сильніше, і викликають руйнування квантових систем задовго до того, як це зробить гравітація. Але експериментатори прагнуть перевірити висловлену гіпотезу.
Маркус Арндт (Markus Arndt), фізик-експериментатор з Віденського університету, проводить досліди по спостереженню квантової суперпозиції у макроскопічних об`єктів. Він посилає невеликі молекули в інтерферометр, фактично надаючи частці "вибір", Якою дорогою піти. З точки зору класичної механіки молекула може пройти тільки одним шляхом, але квантова молекула може пройти відразу двома шляхами, интерферируя сама з собою і створюючи характерний хвилеподібний малюнок.
Подібна установка також може бути використана для перевірки здатності гравітації руйнувати квантові системи. Для цього необхідно буде порівняти вертикальний і горизонтальний інтерферометри: в першому суперпозиція повинна буде незабаром зникнути через розтягнення часу на різних "висотах" шляху, тоді як у другому квантова суперпозиція може і зберегтися.
Арндт вже провів експеримент з молекулами, що складаються з 810 атомів, і повідомив, що подібні складні молекули ідеально підходять для тестування гіпотези, так як в їх складі присутня велика кількість частинок, що сприяють зміні внутрішньої енергії. Але для повноцінного проведення подібного досвіду потрібно зведення нанівець впливу будь-яких зовнішніх ефектів середовища, які зруйнують квантову систему до того, як це зробить гравітація.
Результати теоретичного дослідження описані в статті журналу Nature Physics.
