Фотоны подтвердили реальность парадокса квантовой голубятни
Три квантовых «птицы» могут занимать две клетки, при этом ни в одной из них не будет две частицы.
Согласно математической концепции, известной как «принцип голубей и ящиков», если в голубятне меньше мест, чем голубей, то некоторым птицам приходится делить место с другими. Однако фотоны — элементарные частицы света — могут нарушать это правило, согласно эксперименту, описанному в статье журнала National Academy of Sciences.
Принцип голубей и ящиков (или принцип Дирихле) гласит, что, если три голубя усаживаются в две клетки, в одной из них должно быть по крайней мере две птицы. Несмотря на всю очевидность, эта идея помогает определить, чем являются числа и что означает пересчет каких-либо предметов. Однако в случае квантовой реальности ученые предсказывали, что три «голубя» — квантовые частицы — могут поместиться в две клетки, при этом ни один из них не будет разделять клетку с другим. Это так называемый эффект квантовой голубятни.
Авторы исследования отметили, что эффект квантовой голубятни бросает вызов нашему пониманию основ, что требовало ясного экспериментального подтверждения. Они также упомянули, что квантовой голубятне можно найти потенциальное применение для поиска более сложных и фундаментальных квантовых эффектов.
В ходе исследования в качестве трех голубей были использованы три фотона. Вместо того чтобы «растолкать» фотоны по клеткам, исследователи изучили поляризацию частиц (направление колебания электромагнитных волн фотонов, которое может быть либо горизонтальным, либо вертикальным). Так как всего было три фотона и две поляризации, согласно стандартной математике, можно предположить, что как минимум у двух частиц поляризация была одинаковой. Когда ученые сравнили поляризации частиц, они обнаружили, что никакие из них не совпадали по этому параметру, подтвердив таким образом реальность эффекта квантовой голубятни.
Такое необычное поведение — результат совмещения и без того странных квантовых эффектов. Фотоны начинают эксперимент в довольно странном состоянии — суперпозиции, — то есть их поляризация одновременно и горизонтальна, и вертикальна. При сравнении поляризаций двух фотонов измерение производит незаметную связь между частицами — это явление известно как квантовая запутанность. Эти парадоксальные свойства позволяют частицам делать невообразимые вещи.
Тогда как такой результат — не первое экспериментальное подтверждение этой идеи, он упрочил все ранее полученные результаты.
«Я уверен, что это исследование — лучший из проведенных на сегодня экспериментов», — говорит Джефф Толлаксен из Чепменского университета, который был одним из физиков-теоретиков, предположивших этот эффект в 2014 году.
Исследование впервые подтвердило, что квантовые голуби «безобразничают» при всего лишь одном конкретном условии. Толлаксен и его коллеги предсказали, что для проявления этого эффекта необходимо крайне аккуратное воспроизведение измерения — так, чтобы не побеспокоить чувствительные квантовые частицы. Новая работа подтвердила, что измерение действительно должно быть слабым для появления эффекта.
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Физики экспериментально подтвердили эффективность ионно-плазменного метода удаления радиоактивных загрязнений с поверхностей металлоконструкций ядерных реакторов. Новая технология позволяет очищать внутриконтурное оборудование от отложений сложного химического состава без образования опасных жидких радиоактивных отходов. Благодаря этому она даст возможность повторно использовать реакторные сплавы и снизит затраты на их переработку.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии