Schrödinger katė gauna šeimą

Fizikai atranda naują sutampančių sąlygų klasę

Naujai atrastos hiperkubo būsenos suteikia galimybę sudėti daugiau nei dvi kvantines būsenas - jos gali būti vaizduojamos kaip daugialypio kubo viršūnės. © „EQUS“
skaityti garsiai

Hiperkubas vietoj kvantinės katės: fizikai atrado visiškai naują kvantinių būsenų klasę - vadinamąsias hiperkubo būsenas. Jie yra artimi „Schrodingerio katės“, garsaus minčių eksperimento apie kvantinę superpoziciją, giminaičiai. Tačiau skirtingai nuo kvantinės katės, hiperkuboje gali būti daugiau nei dvi būsenos. Tai atveria visiškai naujas kvantinių jutiklių ir kvantinių ryšių galimybes.

Superpozicija yra tipiškas kvantinio pasaulio reiškinys. Dalelė gali užimti keletą kvantinių būsenų tuo pačiu metu - tik vienas matavimas užbaigia šią superpoziciją. Analogas yra garsusis Schrödingerio katės minčių eksperimentas: Sėdėjimas užrakintame gyvulyje yra tarp gyvenimo ir mirties, kol jūs pažiūrėsite.

Schrödingerio katė atspindi dviejų būsenų superpoziciją: negyvą ir gyvą. © „Dhatfield“ / CC-by-sa 3.0

Šias superpozicijos būsenas tyrėjai jau įrodė elektronų, fotonų ir net molekulių atveju. Taip pat jau įdiegta mobilioji Schrödinger katės versija, taip pat „kvantinė katė“, sėdinti dviejose pakrantėse tuo pačiu metu.

Daugiau nei dvi valstybės

Visos šios perdangos turi vieną bendrą bruožą: jos apima tik dviejų kvantinių būsenų superpoziciją. Tačiau prieš keletą metų fizikai pirmą kartą atrado superpoziciją, kurioje dalelės vienu metu gali įgyti keturias klasikines būsenas. Šiose vadinamosiose kompaso būsenose fotonai sukuria ypač tikslų, į šaškių lentą panašų trikdžių modelį.

Tačiau yra daugiau, kaip įrodo Lewisas Howardas iš Kvinslando universiteto ir jo kolegos. Jie atrado visiškai naują kvantinių būsenų klasę, kuri pasirodė esanti anksčiau žinomų perdangų variantų artimi giminaičiai. „Šios būsenos apima Schrödingerio katę ir kompaso būseną kaip specialius žemiausios eilės atvejus“, - aiškina fizikai. displėjus

Kaip daugialypis kubas

Naujai atrastos kvantinės hiperkubos būsenos tokiu būdu sudaro anksčiau nežinomą Schrizdingerio katės ryšį be galo didelėje šeimoje su skirtingų kvantinių būsenų superpozicijomis. „Šias hiperkubo būsenas mes atradome beveik atsitiktinai, kai eksperimentavome su mažytėmis membranomis, kad sukurtume būsenas naujiems kvantiniams jutikliams“, - sako vyresnysis autorius Martinas Ringbaueris iš universiteto Insbrukas.

Šias hiperkubo būsenas galima atpažinti pagal jų geometriją: Jei įsivaizduojame jų bangų funkciją kaip tikimybės pasiskirstymą, perdangų statybiniai blokai sudaro daugialypio kupolo kampus, kaip aiškina fizikai. Esant daugybei sudedančių būsenų, šių hiperkubų modelis tampa vis sudėtingesnis. Eksperimento metu tyrėjai sugebėjo sukurti keletą šių hiperkubo būsenų.

Mažesnis nei Plancko ilgis

Vis dėlto jaudinantis dalykas, susijęs su naująja perdangos klase, yra jo pasekmė: sukuriami kvantiniai-mechaniniai trukdžių modeliai, kurių skiriamoji geba yra mažesnė už Plancko ilgį - atstumas, kuris iš tikrųjų yra mažiausias fiziškai įmanomas atstumas galioja tarp dviejų dalelių. „Tačiau kvantų teorija siūlo išeiti iš šios ribos“, - aiškina Howardas ir jo komanda. "Jie rodo ypatybes mažesniu nei Plancko ilgis."

Tai taip pat taikoma naujai atrastoms hiperkubo būsenoms: „Net jei būsenos hiperkubo kampuose yra mažiausio dydžio, visada atsiranda mažesnių trikdžių pavyzdžių. hipercartikulito matmuo tampa didesnis “, - sako Ringbaueris. Jis tai lygina su vandens bangomis tvenkinyje, kur net dideli akmenys gali sukurti labai plonus bangų trukdžių modelius.

Daugybė programų

Bet tai reiškia: „Hypercube“ būsenos gali būti naudojamos jutikliams su precedento neturinčia skiriamąja geba sukurti. Smulkūs trikdžių pavyzdžiai būtų naudojami kaip skalės žymės. „Mes tikimės, kad hiperkubo būsenos parengs daugybę programų tokiose srityse kaip kvantiniai jutikliai, kvantinės informacijos teorija ir fundamentiniai kvantinės fizikos tyrimai“, - teigia Howardas ir jo kolegos. („Physical Review Letters“, 2019 m.; Doi: 10.1103 / PhysRevLett.123.020402)

Šaltinis: Insbruko universitetas

- Nadja Podbregar