Обмежувальні квантові вимірювання

Квантовий світ і наш повсякденний світ дуже різні місця. У публікації, яка цього тижня з’явилася як «Пропозиція редактора» у Physical Review A, фізики UvA Яспер ван Везел та Лотте Мертенс та їхні колеги досліджують, як акт вимірювання квантової частинки перетворює її на повсякденний об’єкт.

Про це пише сайт новин Волині «Конкурент» з посиланням на Technology.org.

Квантова механіка – це теорія, яка описує найдрібніші об'єкти в навколишньому світі, починаючи від складових окремих атомів і закінчуючи дрібними частинками пилу. Ця мікроскопічна сфера веде себе значно інакше, ніж наш повсякденний досвід – незважаючи на той факт, що всі об’єкти в нашому світі людського масштабу складаються з самих квантових частинок. Це призводить до інтригуючих фізичних питань: чому квантовий світ і макроскопічний світ такі різні, де проходить межа між ними і що саме там відбувається?

Проблема вимірювання

Однією з особливих областей, де відмінність між квантовою та класичною діяльністю стає суттєвою, є використання повсякденного об’єкта для вимірювання квантової системи. Тоді поділ між квантовим і повсякденним світом зводиться до запитання, наскільки «великим» має бути вимірювальний пристрій, щоб мати можливість показувати квантові властивості за допомогою дисплея у нашому повсякденному світі. З’ясування деталей вимірювання, наприклад, скільки квантових частинок потрібно для створення вимірювального пристрою, називається проблемою квантового вимірювання.

Оскільки експерименти, що досліджують світ квантової механіки, стають все більш просунутими і залучають все більші квантові об’єкти, швидко наближається до невидимої лінії, де чиста квантова поведінка переходить у класичні результати вимірювання. У статті, яка цього тижня у Physical Review A була виділена як «Пропозиція редактора», фізики UvA Яспер ван Везел та Лотте Мертенс та їхні колеги підводять підсумки поточних моделей, які намагаються вирішити проблему вимірювання, і особливо тих, які роблять це шляхом пропонування незначні зміни до єдиного рівняння, яке керує всією квантовою поведінкою: рівняння Шредінгера.

Правило Борна

Дослідники показують, що такі поправки в принципі можуть привести до послідовних пропозицій щодо вирішення проблеми вимірювання. Однак, виявляється, важко створити моделі, які задовольняють правило Борна, яке вказує нам, як використовувати рівняння Шредінгера для прогнозування результатів вимірювань. Дослідники показують, що лише моделі з достатньою математичною складністю (в технічному плані: моделі, які є нелінійними та неунітарними) можуть викликати правило Борна і, отже, мають шанс вирішити проблему вимірювання та навчити нас про невловимий перехід між квантовою фізикою і повсякденним світом.

Нагадаємо, що науковці з університету Торонто виявили, що ігноровані та непомітні гени відіграють важливу роль у виробленні антитіл, які допомагають імунній системі розпізнавати і боротися з вірусами, включаючи SARS-CoV-2, бактеріями та іншими причинами інфекційних захворювань.

ЧИТАЙТЕ ТАКОЖ:

•  У зв’язку зі стійкістю до антибіотиків «у нас вичерпуються можливості»
•  Чи справді планета Земля – у центрі Великого вибуху (відео)
•  Цукор може допомогти відновити зношені штучні суглоби