19.08.2020
Денис Гордеев
15

Физики рассказали о новом квантовом парадоксе

5.7

Как минимум одно из трех фундаментальных предположений о нашем мире — неверно.

Квантовый мир
Квантовый мир сложен для понимания / Pixabay

Принципы квантовой физики практически идеально подходят для предсказания и описания поведения атомов и субатомных частиц. Но применение квантовой теории к объектам куда большим, чем атомы — например, к наблюдателям, производящим измерения, — вызывает много сложных концептуальных вопросов. В новой статье, опубликованной в Nature Physics, группа австралийских исследователей описывает парадокс, связанный с подобным масштабированием.

«Этот парадокс означает, что если квантовая теория работает для описания [поведения] наблюдателей, то ученым придется отказаться от одного из трех устоявшихся предположений», — объясняет один из авторов работы Эрик Кавальканти. Первое из этих предположений заключается в том, что наблюдаемый результат измерения является единственным реальным событием, и не существует никаких иных вариантов данного события в «альтернативных вселенных».

Второе предположение состоит в том, что экспериментальные установки могут быть выбраны свободно и без каких-либо ограничений, что позволяет ученым проводить рандомизированные испытания. А последнее предположение — в том, что, как только такой свободный выбор установки сделан, его влияние не может распространяться во Вселенную быстрее скорости света. «Каждое из этих фундаментальных предположений кажется вполне разумным <…>. Но мы показали, что как минимум одно из этих распространенных убеждений должно быть неправильным, — заключает Кавальканти. — Отказ от любого из них имеет далекоидущие последствия для нашего понимания мира».

Исследователи пришли к этому парадоксу, проанализировав сценарий со вполне разделенными квантово запутанными частицами в сочетании с «квантовым наблюдателем» — системой, которую можно модифицировать и измерять извне, но которая при этом сама может производить измерения квантовых частиц. Основываясь на трех фундаментальных предположениях, ученые математически определили пределы того, какие экспериментальные результаты возможны в этом сценарии. Но, будучи примененной к наблюдателям, квантовая теория предсказывает результаты, которые нарушают эти самые пределы.

Схема экспериментальной установки, использованной в ходе экспериментов / Wiseman, Cavalcanti, Tischler et al., Nature Physics, 2020

В дальнейшем ученые планируют модифицировать свой экспериментальный сценарий для окончательного подтверждения парадокса. «У нашего “наблюдателя” был, так сказать, очень маленький мозг. У него всего два состояния памяти, которые реализуются как два разных пути для фотона», — говорит соавтор работы Нора Тишлер.

«Эксперимент нашей мечты — это опыт, в котором квантовый наблюдатель представляет собой программу искусственного интеллекта уровня, сравнимого с человеком, работающую на мощном квантовом компьютере, — добавляет руководитель исследований Говард Вайзман. — Уже давно ясно, что квантовые компьютеры революционизируют нашу способность решать сложные вычислительные задачи. Чего мы не осознавали, пока не начали это исследование, так это того, что они могут помочь в решении сложных философских проблем: природы физического и ментального мира, а также их взаимодействий».

Ранее мы сообщали о том, что американские ученые нашли способ сделать квантовые состояния длительнее в десять тысяч раз, а один из детекторов Большого адронного коллайдера обнаружил новую частицу, состоящую из четырех очарованных кварков. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 10:39
Александр Березин

Когда полвека назад гибель динозавров объяснили падением астероида, это вызвало массовое неприятие, длившееся десятилетия. Открытие кометы, взрыв которой принес тысячелетнее похолодание в начале голоцена, привело к спорам в научной среде, которые идут до сих пор. Теперь множеству атак подверглось и открытие астероида, уничтожившего Содом. Отчего многим исследователям так трудно поверить в астероидные взрывы и о каких узких местах в современной науке это может говорить?

9 часов назад
Илья Ведмеденко

Китайцы провели тесты гиперзвукового комплекса, который облетел земной шар. По информации СМИ, испытания стали неожиданностью для американской разведки.

Вчера, 13:02
Елена Синицкая

Крупнейшее в истории генетическое исследование современных жителей Катара пополнило банк данных для изучения миграции ранних человеческих сообществ из Африки и влияния арабских завоеваний на формирование многих современных популяций планеты.

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

15 октября
Илья Ведмеденко

Компания General Dynamics Land Systems представила макет наземного робота TRX, который выступит носителем беспилотников-камикадзе. Помимо них, он получил квадрокоптер.

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

22 сентября
Илья Ведмеденко

Видео демонстрирует концепцию, известную как Rapid Dragon. Крылатые ракеты сбросили из самолетов C-17 и EC-130: предполагается, что это позволит повысить ударную мощь США.

[miniorange_social_login]

Комментарии

15 Комментариев

я знаю что если беспричинно пердануть какую нить хуйню на службе даже реальносуществующую тебя от службы освободят, почему в отношении физиков это не действует - хрен знает..
а так хуй знает, у нас установок нет. могу анекдот про собак рассказать... бегут две собаки... подбегают к мерседесу и тут старшая молодому - ссать!, подбигают к дальним колесам - срать! молодой:слышь а зачем мы мерседес обосрали, -запомни сынок, если ты не можешь что-то сожрать или выебать это надо обосрать и обоссать...
21.08.2020
-
0
+
Да вроде бы всё тот же "кот Шредингера", только модернизированный, чтобы защитники животных не возмущались :). Там ведь суть как раз в том, что кот с одной стороны наблюдатель, в с другой стороны -- сам объект наблюдения. И вот какое из этих наблюдений кладет конец суперпозиции, вызывая коллапс? Или кот так и остается в суперпозиции двух состояний, но наше сознание выбирает только одну вселенную, в которой он или жив, или мертв?
    02.09.2020
    -
    0
    +
    Коллапс вызывает любое наблюдение, нарушающее запутанность. В случае кота это будет внешний наблюдатель, потому что после запутывания больше не существует отдельно ни кота, ни установки с ядом, а есть уже их взаимно друг в дружке размазанная смесь. Т.е. если бы мы могли наблюдать кота после запутанности, не разрушая запутанность, то в каждой точке получившегося объекта мы бы видели одновременно и всего кота, и всю установку.
Один ли? Этих парадоксов в "современной" фУзике, как собак нерезанных. Но самое смешное в том, что даже обнаруживая очередной парадокс абсурда своих галлюников, они не пытаются его преодолеть, пересматривая абсурдность своих построений, но только с ещё бОльшим упорством закусывают удила, хваля платье своего голого короля, заводя всё дальше науку в тупик неведения.
    21.08.2020
    -
    0
    +
    Сергей Каравашкин, в этом суть развития науки и состоит. Или вы предпочитаете считать Землю плоской, потому что так проще? Но это тоже приводит к куче парадоксов, поэтому от этой идеи давно отказались. И от классической механики пришлось отказаться не потому, что Шредингер дури обкурился, а именно из-за парадоксов, например, непонятных "стационарных орбит" электронов в атоме. А "благодаря" квантовой механике вы сейчас общаетесь вот так, а не через "Почту России" :), ибо транзистор -- квантовое устройство, открыть его еще случайно можно было, но довести до такого совершенства, как в современных процессорах -- только опираясь на расчеты по законам квантовой механики.
    +
      ещё комментарии
      И транзистор не квантовое устройство. Исследование полупроводников началось ещё в конце 19 века и если посмотрите на описания работы транзисторов, то не увидите фотонов. И о плоской Земле не стоит говорить. Это банальное хамство, совать всякую дурость лишь бы ярлык приклеить. И суть науки не в наворачивании бурелома на бурелом, а наоборот - разбирать завалы. И в процессорах не квантовая механика, а мифические квантовые компьютеры до тех пор не начнут рработать, пока не отбросят квантовую чепуху в корзину и перейдут на обычную классическую оптику без всякой запутанности. Лишь бы придумывать и приписывать то, что КМ не характерно. Неопределённость положения электрона в атоме была введена Н. Бором, как следствие его неспособности решить проблему не водородоподобных атомов, вследствие чего он предположил, что скорость так велика, что можно усреднять. Размазали же электрон по орбите уже "недалёкие по уму" последователи, типа тех самых плоскоземельшиков. Но он и для водородоподобных не решил, а только дополнил существующее до него решение для спектральных линий с постоянной Ридберга. Но уже при нём было известно, что при определённых давлениях даже атомарный водород испускает непрерывный спектр, не вписывающийся ни в его модель, ни в последующую КМ, которая не сняла постулат Бора, а как и сам Бор загнала его в догмат кулаком по столу. С.Б. Каравашкин, О.Н. Каравашкина Легенды волновой механики http://sbkaravashkin.blogspot.com/2017/05/blog-post_13.html Так что, чтобы защищать КМ, фотонную концепцию, релятивизм, нужно хотя бы знать дальше школьных догматических лозунгов. Тогда и развитие будет, а не материализация духов и поиски фокусов.
        22.08.2020
        -
        0
        +
        "транзистор не квантовое устройство" - Смотря что иметь в виду. В основе действия запрещённой зоны полупроводника лежит понятие кванта. Чтобы перейти с одной стороны этой зоны в другую электрон должен поглотить или излучить квант (фотон) с энергией равной или больше ширины зоны. "мифические квантовые компьютеры до тех пор не начнут рработать" Вообще-то они уже работают. Уже, Карл. Просто пока они "маленькие" и дорогостоящие, и класс задач в которых они применимы пока невелик. Но в задачах заточенных под них, всё работает уже. "Неопределённость положения электрона в атоме была введена Н. Бором" Нет, она просто наблюдалась в опыте. "уже при нём было известно, что при определённых давлениях даже атомарный водород испускает непрерывный спектр" Тепловой непрерывный спектор излучает что угодно, любой макроскопический объект ненулевой температуры. Но речь не о нём. Спектральные линии отдельных атомов выделяются на фоне теплового спектра своей "точечностью".
          - "Чтобы перейти с одной стороны этой зоны в другую электрон должен поглотить или излучить квант (фотон) с энергией равной или больше ширины зоны" Фотон? Прекрасно, но для этого нужно, чтобы фотон был реальностью, иначе исследователи просто уходят в дебри измышления. Так может быть объясните тогда корпускулярное представление об интерференции. Нет, не с помощью костылей дуализма, поскольку если представлять тот же фотон в виде цуга волн, то это и будет волна с её свойствами, но не корпускула. - "Вообще-то они уже работают." То, что уже "работает" никоим боком не связано именно с фотонами, а малым оно не может быть, поскольку оптические инструменты не могут сравниться по размерам с элементами, нанесенными на кристалл. Всего лишь. - "Нет, она просто наблюдалась в опыте." Неопределённость положения электрона на орбите? Экспериментально? Вы смеётесь? Особенно в эффекте Комптона, в котором орбитальный электрон не только не размыт, но ещё и принят неподвижным. А если он будет иметь скорость, да ещё и в разных положениях на орбите атома? Куда поплывут все их расчёты? Подумали бы непредвзято... - "Тепловой непрерывный спектор излучает что угодно, любой макроскопический объект ненулевой температуры. Но речь не о нём" Во-первых, а почему не о нём? Если существует не фотонное излучение, значит существует и чисто волновое. При этом, волновое излучение обеспечивает все оптические эффекты, а корпускулярное - нет. Так за что цепляется мейнстрим? Во-вторых, там не только тепловое излучение. Если Вы открывали мою ссылку, то там излучение в видимой части спектра. А где же там фотоны, тем более, что тоже с 19 века известно, что все спектральные дискретные серии заканчиваются непрерывным спектром. Не говорит ли это само по себе, что мейнстрим улетел в ту-степ и теперь яростно сопротивляется, защищая свои измышления и тем самым тормозя науку своими спекуляциями.
            26.08.2020
            -
            0
            +
            Так и запишем, что вы не понимаете сути частиц. В том числе фотонов. Нет никаких корпускул, нет никаких волн. Есть частицы, описываемые волновыми уравнениями. И это работает, даёт проверяемые на опыте предсказания и позволяет нам делать, например, устройства типа того, с которого вы пишете. И не беда что вы не понимаете, это все равно работает.
              "Есть частицы, описываемые волновыми уравнениями. И это работает, даёт проверяемые на опыте предсказания" Ну, если не понимаете, какую ахинею несёте, да ещё уверены, что это подтверждается, бумага всё терпит. Только подтверждает угрюмое кликушество, которому привержены со всей глухотой, о чём я, собственно, и написал горохом об стенку. :-)
      Прежде чем рассуждать о том, что "Стандартная модель" обладает силой предсказательности, нужно быть непредвзято уверенным, что в рамках этой предсказательности эта модель не абсурдна. В обратном случае это та же самая альтовская фантазия. Ну, вот и откройте секрет этой "модели" хотя бы в рамках "нобелевской разработки" эффекта Комптона. Если Вы посмотрите любое базовое обоснование этого эффекта, то увидите, что в основу положено взаимодействие точечных корпускул - фотона и покоящегося электрона. В качестве мат.аппарата взят закон сохранения импульса и в результате точечные тела разлетаются под углом друг к другу. Покажите такое взаимодействие точечных тел с подобным результатом? А о, что цифры подогнали, так это уже не наука, а именно спекуляции, коими кишит эта самая "Стандартная модель". Так что там по физике? :)
    22.08.2020
    -
    0
    +
    Как это не пытаются пересмотреть абсурдность своих построений? Да немерено работ по альтернативной физике выходит. Если хоть одна из этих работ даст предсказательную силу Стандартной Модели - её будут рассматривать. Но пока СМ рвёт всех конкурентов влегкую. Есть и в ней нестыковки, но в остальных теориях все ещё хуже. А Вам кто-то обещал вселённую, основанную на простых и красивых принципах? Вряд-ли в такой вселенной возможно зарождения жизни - тем белее разумной. Перед творцом (если он есть - а многое в КМ намекает, что есть), стояла крайне сложная задача. Попробуйте смоделировать мир с простой и красивой физикой, где будет работать РНК, а примеру.
20.08.2020
-
0
+
Хм... мне почему-то кажется что второе-третье предположение в данной установке нарушается. Насколько я понял из статьи, выбор одной из двух установок происходит квантово-случайным образом. А квантовые случайности не ограничены скоростью света. И ничто не мешает результату работы установки быть связанным мгновенно со случайным выбором. Но нужно конечно детальнее разбираться, может они заткнули эту лазейку.
    Вот элементарная задачка. Два человека независимо друг от друга подбрасывают монетку, фиксируя выпадение орёл/решка. Какая квантовая связь между событиями? И есть ли вобще она, чтобы спутывать их и, тем более, создавать на этой "запутанности" какие-либо устройства?
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: