Физики рассказали о новом квантовом парадоксе — Naked Science
7 минут
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.

Комментарии

15 Комментариев
Алексей Шабалин
25.08.2020
-
0
+
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..
Алексей Шабалин
24.08.2020
-
0
+
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...
Alex NN
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?
    Myname Mysurname
    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.
Сергей Каравашкин
20.08.2020
-
0
+
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.
    Vladimir Fedosov
    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.
    Alex NN
    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
      Сергей Каравашкин
      22.08.2020
      -
      0
      +
      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? :)
      Сергей Каравашкин
      21.08.2020
      -
      0
      +
      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.
        ulogin_facebook_10156045660073718
        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".
          Сергей Каравашкин
          22.08.2020
          -
          0
          +
          - "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.
            ulogin_facebook_10156045660073718
            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.
              Сергей Каравашкин
              26.08.2020
              -
              0
              +
              "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. :-)
Aleksandr Smetkin
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.
    Сергей Каравашкин
    20.08.2020
    -
    0
    +
    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?
Сегодня, 11:30
10 минут
Василий Парфенов

В ближайшие десять лет звездное небо пополнится тысячами новых ярких точек: спутниковые группировки растут как на дрожжах. Никто не отрицает неоспоримой пользы, которую они принесут, но для астрономических наблюдений это катастрофа. Ученые снова напомнили о проблеме, показав, как аппараты типа Starlink мешают работе даже космических телескопов, и предложили ряд рекомендаций по снижению вреда. Однако не все компании готовы им следовать на деле.

11 часов назад
5 минут
Ольга Иванова

Не потерять — в буквальном смысле. Ведь как всем известно, самки этих насекомых нередко промышляют тем, что откусывают голову (и другие части тела) самцам сразу после или даже во время спаривания. Ученые из Новой Зеландии выяснили, что мужские особи одного из видов богомолов могут применять определенную тактику для того, чтобы защититься от нападения агрессивной самки.

Позавчера, 19:15
4 минуты
Василий Парфенов

Знакомый почти каждому образ нашей спиральной Галактики, оказывается, не совсем корректен. Если посмотреть на Млечный Путь сбоку, его профиль представляет собой не линию, а волну.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Россия подняла в небо группу из шести военно-транспортных самолетов Ан-124-100. Такие тренировки позволяют отработать переброску на большие расстояния личного состава воинских подразделений.

18 января
5 минут
Василий Парфенов

В московском аэропорту Жуковский произошло ЧП: за пределы взлетно-посадочной полосы выкатился новейший отечественный авиалайнер МС-21-300. Он проходил испытания, во время которых имитировали прерванный полет из-за отказа одного двигателя.

16 января
9 минут
Василий Парфенов

Специалисты по информационной безопасности нашли пренеприятнейшую особенность ОС Windows 10. Ее штатный драйвер файловой системы NTFS при определенных условиях реагирует крайне деструктивным образом — критически повреждает главную файловую таблицу MFT. Вызвать такое его поведение можно огромным количеством способов: от создания подготовленной веб-страницы до отправки картинок, файлов и документов жертве.

4 января
2 минуты
Илья Ведмеденко

В России приступили к летным испытаниям нового Ту-214. По имеющимся данным, речь идет о третьем и заключительном экземпляре Ту-214ПУ, изготовленном по контракту от 2017 года.

6 января
42 минуты
Александр Березин

Попытки нашей страны создать замену сверхмассовому биплану советской эпохи терпят неудачи вот уже тридцать лет. Причина проста: кризис легкомоторной авиации в целом. Когда-то самая передовая часть авиастроения сегодня застряла на решениях большой древности — и без резкого изменения всей концепции "летающего такси" так и не увидит заметных результатов.

4 января
7 минут
Василий Парфенов

Наступление Мирового океана на сушу, как правило, связывают с глобальным потеплением. Однако испанские геологи описали еще одну проблему, которая только усугубляет ситуацию. Они подсчитали, что из-за проседания почв территория, на которой проживает 19% населения Земли, окажется ниже уровня моря уже к 2040 году.

[miniorange_social_login]
Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: