- Сообщения
- 8.397
- Реакции
- 11.046
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
свойство запутанности проявляется в квантовой физике и представляет собой особое явление, связанное с очень малыми, субатомными масштабами. Когда две частицы, например, пара фотонов или электронов, становятся запутанными, они остаются взаимосвязанными даже при огромных расстояниях между ними. Аналогично тому, как балет или танго возникают из взаимодействия отдельных танцоров, запутанность возникает из взаимосвязи частиц, и это именно то, что ученые называют эмерджентным свойством.
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
они часто используют специальные кристаллы для создания двух запутанных частиц из одной. Затем эти запутанные частицы отправляются в разные места. Например, исследователям может быть интересно измерить направление вращения частицы вдоль определенной оси, которое может быть либо "вверх", либо "вниз". До проведения измерений каждая частица находится в состоянии суперпозиции, то есть она одновременно может вращаться как вверх, так и вниз.Когда исследователь измеряет направление вращения одной из запутанных частиц, а затем повторяет измерение на далекой запутанной частице, он всегда обнаруживает, что результаты измерений коррелируют: если спин одной частицы направлен вверх, то спин другой частицы будет направлен вниз (или оба спина будут вверх или оба вниз, в зависимости от проведенного эксперимента, но всегда будет корреляция). Это аналогично наблюдению за одним танцором, выполняющим пируэт, и автоматическому знанию о том, что другой танцор также выполняет пируэт. Запутанность позволяет нам иметь информацию о состоянии компаньона частицы, даже если они находятся на больших расстояниях друг от друга.
Однако существует вопрос о том, связаны ли частицы каким-то образом в пространстве или есть другое объяснение. Некоторые ученые, включая Альберта Эйнштейна в 1930-х годах, предполагали, что запутанные частицы всегда обладают определенным направлением вращения, но эта информация скрыта до момента измерения. Эти так называемые "теории локальных скрытых переменных" отрицали особенности запутанности, предполагая, что происходит что-то более обыденное и невидимое.
Однако благодаря работе Джона Стюарта Белла в 1960-х годах и последующим экспериментам, проведенным, например, Джоном Клаузером и другими выпускниками Калифорнийского технологического института, ученые исключили возможность локальных скрытых переменных. Ключевым фактором стало наблюдение за запутанными частицами под различными углами. В предыдущем эксперименте исследователь измерял направление вращения первой частицы, а затем использовал другой угол наблюдения (или другую ось вращения) для измерения второй частицы. Вместо того, чтобы обнаружить согласованность между частицами, как предполагали теории локальных скрытых переменных, вторая частица возвращалась в состояние суперпозиции и могла иметь как направленный вверх, так и направленный вниз спин. Выбор угла наблюдения менял результат эксперимента, что означает, что нет скрытой информации внутри частицы, определяющей ее спин до момента обнаружения. Танец запутанности проявляется не из одной отдельной частицы, а из связи между ними.
Предоставлено: Лэнс Хаясида
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
, что запутанность имеет потенциал для революционизации различных областей, включая информационные технологии, вычислительную науку, криптографию и биологию. Одним из примеров является квантовая вычислительная технология, которая может обрабатывать информацию на основе принципов запутанности и суперпозиции, что позволяет решать определенные задачи значительно быстрее, чем классические компьютеры.В области биологии запутанность может играть важную роль в понимании физиологических процессов, таких как фотосинтез и нейрональная связь в мозге. Некоторые исследования предполагают, что запутанные состояния могут быть связаны с эффективностью энергетических процессов в живых системах.
Однако понимание и использование запутанности также представляет научные и технические вызовы. Взаимодействие запутанных частиц может быть подвержено воздействию окружающей среды, что может привести к потере запутанности и нарушению целостности системы. Поэтому исследователи активно работают над разработкой методов управления и защиты запутанных состояний.
В целом, понимание и применение запутанности открывает новые перспективы в науке и технологии. Современные исследования продолжают расширять наши знания о запутанности и ее потенциальных применениях, открывая путь к инновациям и новым открытиям в квантовой физике и квантовых технологиях.
Доказательство реальности квантового мира. (Часть 1. Квантуемость, спин, прибор Штерна-Герлаха)
Доказательство реальности квантового мира. Часть 2. Неравенство Белла)
Выпускник Калифорнийского технологического института Джон Клаузер о его первый эксперимент доказывающий квантовую запутанность
В 1969 и 1972 годах Джон Клаузер провел серию экспериментов, основанных на теореме Белла, которая была разработана Джоном Беллом в 1964 году. Теорема Белла, иронично, противоречила аргументам ЭПР и привела к выводу, противоположному тому, что они намеревались доказать. Белл доказал, что квантовая запутанность несовместима с понятиями локальности и причинности, выдвинутыми в аргументе ЭПР.
Эксперименты Клаузера подтвердили принципы квантовой запутанности и показали, что запутанные состояния частиц могут сохраняться на больших расстояниях. Он и его коллеги провели измерения, которые подтвердили корреляции между запутанными частицами, находящимися на значительном удалении друг от друга. Это подтвердило, что информация о состоянии одной частицы может быть связана с состоянием другой частицы, даже при значительном расстоянии между ними.
Эти эксперименты и последующие исследования подтвердили, что запутанность является реальным явлением и необходимым аспектом квантовой механики. Запутанность не ограничивается только малыми масштабами, но может существовать и на больших расстояниях, как это подтверждается экспериментами с использованием квантовых сателлитов связи, таких как китайский спутник Micius.
Таким образом, с помощью экспериментов и развития квантовых технологий мы продолжаем расширять наше понимание запутанности и ее применений в различных научных и технических областях. Это открывает новые возможности для квантовой информации, вычислений, связи и других инноваций, которые могут привести к прорывам в современной науке и технологии.
В 1969 году, когда Джон Клаузер был аспирантом в Колумбийском университете, он вместе с Майклом Хорном, Эбнером Шимони и Ричардом Холтом преобразовал математическую теорему Белла из 1964 года в конкретное экспериментальное предсказание с помощью уравнения Клаузера-Хорна-Шимони-Холта (CHSH) неравенства. В 1972 году, будучи научным сотрудником в Калифорнийском университете в Беркли и Национальной лаборатории Лоуренса Беркли, Клаузер и аспирант Стюарт Фридман провели эксперимент, в котором впервые было экспериментально доказано, что две далеко разнесенные частицы могут быть запутаны, находясь на расстоянии около 10 футов друг от друга. Клаузер провел еще несколько экспериментов, подтверждающих основы квантовой механики и запутанности, и каждый новый эксперимент подтверждал и расширял его результаты.
Эксперимент Фридмана-Клаузера стал первой проверкой неравенства CHSH и получил широкое признание. С тех пор неравенство CHSH было многократно экспериментально проверено в лабораториях по всему миру и подтвердило реальность квантовой запутанности.
Работа Джона Клаузера была признана и награждена премией Вольфа 2010 года по физике, которую он разделил с Аленом Аспектом и Антоном Цайлингером за их серию тестов неравенств Белла и их расширений с использованием запутанных квантовых состояний.
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
Научный телеграм канал
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
и
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
Последнее редактирование:
Развитие не стоит на месте
