Учёные из Йельского университета преподали небольшой урок квантовой магии с помощью новой версии известного мысленного эксперимента Эрвина Шрёдингера с котом, который находится в квантовой суперпозиции, то есть в двух состояниях одновременно. Это вполне обычное состояние квантовых частиц, например, фотонов. Суперпозиция сохраняется, пока не произведут измерение, после чего фотон выбирает одно из двух возможных состояний.
Сейчас физики вывели эксперимент на новый уровень. Учёные распилили воображаемого кота на две половины (Alice и Bob) и положили их в две коробки. Эксперимент провели в реальных лабораторных условиях. Роль кота Шрёдингера играли электромагнитные волны.
Во время эксперимента для электромагнитных частиц сконструировали два алюминиевых ящика — микроволновых резонатора, внутри которых фотоны могут существовать только на определённых длинах волн. Резонаторы связали между собой каналом из сверхпроводящего сапфирового чипа и алюминиевого проводника, по которому проходит электрический сигнал.
Параметры двух ящиков
Суть эксперимента в том, что в резонаторы запускали «запутанные» фотоны, то есть фотоны, связанные между собой на квантовом уровне. Физики определили, что спутанность фотонов действительно сохраняется в ящиках. То есть если в первом ящике фотон принял определённое состояние, то у связанного с ним фотона во втором ящике — противоположное состояние. Другими словами, у связанных фотонов в каждый момент времени два противоположных состояния, как у кота Шрёдингера.
«Механическим аналогом этого может быть маятник, который движется влево и вправо одновременно», — объяснил Чен Ван (Chen Wang), один из авторов научной работы.
Чтобы доказать спутанность фотонов без измерения их состояния, физики подсчитывали количество фотонов в каждом ящике, пишет New Scientist. В каждом из них иногда было чётное количество фотонов, а иногда — нечётное, но сумма всегда была чётной, что соответствует целостному состоянию кота Шрёдингера.
Таким образом, кот Шрёдингера и квантовая запутанность действительно сохраняются при разделении на две половины — это ключевой принцип в технологии создания квантовых компьютеров.
Научная работа опубликована в журнале Science (doi: 10.1126/science.aaf2941).
Комментарии (36)
Ayahuaska
27.05.2016 13:20+20>«Механическим аналогом этого может быть маятник, который движется влево и вправо одновременно», — объяснил Чен Ван (Chen Wang), один из авторов научной работы.
Сразу стало всё понятно…hdfan2
27.05.2016 14:01+1Плохая аналогия, как котёнок с дверцей.
LifeKILLED
27.05.2016 14:48+9Мне в голову приходит только аналогия кота, который одновременно выходит на балкон и заходит с балкона. Он сначала мявканьем заставляет меня открыть ему дверь, а потом занимает суперпозицию в проходе и ждёт, когда я замёрзну и покроюсь инеем, стоя рядом с ним и ожидая, когда же он примет одно из возможных состояний (внутри или снаружи квартиры)
betrachtung
27.05.2016 16:37+5Понимаете, приводить невнятные аналогии — это как есть арбуз без косточек.
74311
27.05.2016 21:13кот в коробке-как ассоциативный прием(обозвал как мог, простите если есть более правильн)… насколько вообще корректно пилить кота?(того который прием)
каламбурица какая то((или использование «кота» для пиара…
CrazyViper
27.05.2016 21:09Мне почему-то кажется, что это как два маятника, один из которых движется влево, а второй вправо, но вот какой в какую сторону не известно.
VaalKIA
29.05.2016 22:44По моему, совершенно очевидно, что одновременно в право и лево, это вполне конкретное ортогональное движение (ну это как лебедь рак и щука по сумме векторов).
dmitry_ch
27.05.2016 13:21+2> Учёные распилили воображаемого кота на две половины (Alice и Bob) и положили их в две коробки.
> Эксперимент провели в реальных лабораторных условиях.
> Роль кота Шрёдингера играли электромагнитные волны.
После этих слов я понял, что кто-то заработался — или я, или Ализар, или… кот?
CaptainFlint
27.05.2016 13:25+1Читайте оригинал, там хотя бы что-то объяснено внятно (хотя тоже основательно зажурналюгано). А на этой статье даже мой ко многому привычный ализарометр зашкалил.
pda0
27.05.2016 14:44-1Квантовый дождевой червяк.
ClearAirTurbulence
28.05.2016 14:28То, что разделенный надвое дождевой\земляной червь продолжает свое существование в качестве двух отдельных особей — миф. Чтобы это понять, достаточно посмотреть на его строение.
Однако, они в _некоторых_ случаях могут регенерировать:
«Earthworms have the ability to regenerate lost segments, but this ability varies between species and depends on the extent of the damage.»
werton
27.05.2016 14:49+2Таким образом, кот Шрёдингера и квантовая запутанность действительно сохраняются при разделении на две половины — это ключевой принцип в технологии создания квантовых компьютеров.
[irony] Ага, т.е. технология создания квантовых компьютеров уже есть, но при этом, ни одного квантового компьютера еще нет. Ну прямо компьютер Ализара Шрёдингера, не иначе :) [/irony]pda0
27.05.2016 16:05+5Настоящие квантовые компьютеры существуют и не существуют одновременно. А если вы попробуете потыкать в них палочкой, чтобы убедиться в их реальности, они коллапсируют в обычные, классические, компьютеры.
ierges
27.05.2016 14:49-1Интересно, что будет, если эти два ящика разделить еще напополам — получится, что котов уже четыре?)
BigW
27.05.2016 17:04Интересно было бы проверить, как быстро фотоны реагируют на изменение своей 2 половинки, т.е. можно ли передавать при этом информацию на скоростях выше скорости света…
grokinn
27.05.2016 18:01+1Передавать информацию так вообще нельзя, а что касается скорости света, то неоднократно проводились эксперименты в которых время между измерениями каждой из запутанных частиц было меньше чем требуется свету чтобы долететь от одной из таких частиц до другой.
Erynnis
27.05.2016 19:34Насколько я помню «школьный» курс физики, там ситуация (в теории) такая: фотон реагирует на изменение связанного с ним мгновенно, но информация при этом не передается — поскольку состояние остается смешанным (неопределенным).
Если на примере котиков, то было два кота-близнеца. Оба живы с вероятностью 50% (Здесь подразумевается вероятность обнаружить результат при измерении. ну или в используемых выше терминах в равной степени жив и мертв). В коробку с первым выстрелили из ружья. Вероятность того, что он жив стала, к примеру, 40%; а для второго 60%. Но вот проблема в том, чтобы измерить эту вероятность. Если я не ошибаюсь, в экспериментах со спутанными фотонами убеждаются в том, что состояние изменилось на определенное, заранее известное. Для этого на фотон воздействуют таким образом, чтобы он из этого определенного смешанного состояния перешел в чистое состояние (например чисто мертвый кот). и вот это уже можно проверить. Однако для того, чтобы узнать, что нужно делать со вторым фотоном, нужно так же знать, что произошло с первым. Поэтому информация таким образом не передаётся.
Впрочем когда в школе что-то объясняют, зачастую сильно лукавят — ради упрощения.
Demonos
27.05.2016 17:14Мучают котиков. Неужели не могли просто подкинуть монету и на этом успокоиться. Совсем без котика. В принципе то же самое. Пока не подбросим, суперпозиция будущего сохраняется до нашего действия.
Aksiom
27.05.2016 18:32Демон Лапласа не дремлет, теоретически, можно определить результат до совершения действия над макрообъектом, в отличие от няшных котов-волн в резонаторах.
Demonos
27.05.2016 19:29В эксперименте ( http://lenta.ru/news/2016/05/27/cat/ ) как раз ушли от минималистичного кота к объёмному. В нём осциляция фотонов происходит одновременно. Либо кот в ящике обнаружен, либо нет. А в многоатомной монете появляется одно из двух физических положений материи. Половинки монеты связаны тем же философским смыслом. Как ляжет одна, так ляжет и другая.
JTG
27.05.2016 19:35> В каждом из них иногда было чётное количество фотонов, а иногда — нечётное, но сумма всегда была чётной
Небольшой урок квантовой арифметики: сумма двух нечетных чисел всегда четная.
arheops
27.05.2016 20:24+1Небольшой урок эксперементального подсчета — может получится в одном объеме четное, в другом — нечетное. То, что вы процитировали означает, что количество фотонов в двух обьемах либо в двух четное, либо в двух нечетное.
Toster_Vas9
29.05.2016 17:42ну вот прочел и ничего не понял. а посмотрел картинку и схему — все понятно.
Zerotto
Ну да, все правильно. Весна же :D (котики размножаются)
Vitaminka
Ну не почкованием же))
ezhikov
Зависит от котиков :)
Xandrmoro
Действительно, ведь кошки размножаются умножением
AdmAlexus
Ну так и в опыте не почкованием. Деление — наше все:)