Ученые впервые наблюдали квантовый парадокс Чеширского кота

Ученые впервые наблюдали квантовый парадокс Чеширского кота

Физикам Франции, Австрии и США в Институте Лауэ-Ланжевена (Гренобль, Франция) удалось провести эксперимент, в результате которого они измерили магнитный момент нейтрона независимо от положения самого нейтрона. Явление, которое наблюдали ученые, называется парадоксом Чеширского кота. Результаты своих опытов авторы опубликовали в журнале Nature Communications.

Ученые разделили пучок нейтронов на два в зависимости от ориентации спинов частиц в них: направления одних совпадали с направлением внешнего магнитного поля, других были противоположны ему. В результате проведения серии измерений, включающих в себя слабое измерение, ученым в одном из пучков удалось отследить следы частиц (измерить поляризацию нейтронов в магнитном поле) из другого, как если бы они там были.

Слабое измерение в квантовой механике предполагает малое возмущение частицы измеряемым прибором. Однако такой способ извлечения информации о наблюдаемых предполагает невысокую точность получаемых результатов измерений и, как следствие, большое количество измерений, которое смог обеспечить мощный источник нейтронов в Институте Лауэ-Ланжевена.

В своем эксперименте физики использовали нейтронный интерферометр — прибор, который позволяет наблюдать волновые свойства нейтральных нуклонов: единый пучок нейтронов пропускается через интерферометр, где разделяется на два, которые интерферируют между собой и приводят к образованию соответствующей картины. С точки зрения квантовой механики, это есть проявление корпускулярно-волнового дуализма, в котором волновые свойства связаны с наложением волн де Бройля — суперпозицией волновых функций частиц. При этом существенно классическое понятие траектории частицы теряет смысл: нейтрон может быть одновременно в двух пучках.

Теоретическая идея о парадоксе Чеширского кота появилась недавно и сводится к тому, что свойства некоторого объекта могут быть определены (измерены наблюдаемые частицы) там, где его нет. В классической физике это невозможно из-за принципа локальности, согласно которому кроме самого объекта его свойства могут зависеть лишь от его ближайшего окружения.

В квантовой механике ситуация другая: квантовая запутанность предполагает, что подсистемы ранее единой системы после разнесения их на расстояния друг от друга продолжают испытывать взаимное влияние. Обсуждение соотнесения принципа локальности и квантовой запутанности принимает различные формы, в зависимости от интерпретации квантовой механики.

Чеширский кот является одним их героев сказки английского писателя и математика Льюиса Кэрролла «Алиса в Стране чудес». Животное могло исчезать и оставлять на своем месте собственную улыбку. Ученые считают, что использование парадокса Чеширского кота поможет в создании будущих высокоточных метрологических приборов, а также квантовых устройств с низкой степенью помех, которые возникают из-за вероятностного характера измерений.

Lenta.ru

Похожие новости:
Разер поймал кота Шредингера
Американским физикам впервые удалось зафиксировать квантовое состояние кота Шредингера молекулы, состоящей из двух атомов йода. Исследование направлено на публикацию в журнал Physical Review Letters, доступно на сайте arXiv.org, а краткое его содержание представлено на канале YouTube Национальной ..
2016-09-28 2306 0 Научные открытия
0
Ученые получили изображения кота Шредингера
Физики из Вены и Нью-Йорка впервые продемонстрировали снимки камеры, когда последняя не видела оригинал изображения. Визуализация, сделанная аппаратом при помощи трафарета и лазеров, имеет форму кошек и символически напоминает о квантовом эффекте кота Шредингера. Результаты своих исследований ..
2014-08-28 2416 0 Научные открытия
0
Физики управляли квантовой симметрией двухслойного графена
Ученые из США, Канады и Японии наблюдали дробный квантовый эффект Холла в двухслойном графене и показали возможность управления свойствами такого материала действием электрического поля. Свое исследование авторы опубликовали в статье в журнале Science. Физикам удалось при помощи электрического ..
2014-07-04 1747 0 Научные открытия
0
В алмазе увидели квантовый эффект Зенона
Древнегреческий мыслитель и математик Зенон Элейский известен своими логическими парадоксами. Один из них — Стрела Зенона — звучит следующим образом: "Летящая стрела неподвижна, так как в каждый момент времени она занимает равное себе положение, то есть покоится; поскольку ..
2013-08-22 2850 0 Научные открытия
0
Американские физики реализовали квантовый алгоритм Шора
Американские физики из университета Санта Барбары сделали очередной шаг на пути создания полноценного квантового компьютера - они смогли полноценно реализовать квантовый алгоритм Шора на системе с тремя кубитами. Статья ученых вышла в Nature Physics, а ее препринт доступен на сайте arXiv.org.В ..
2012-08-20 1944 0 Научные открытия
0
Физики наблюдали квантовую запутанность в системе квазичастиц
Австрийские ученые наблюдали явление квантовомеханической запутанности и ее распространение в системе квазичастиц. Результаты своего исследования авторы опубликовали в журнале Nature, кратко с ними можно ознакомиться на сайте Инсбрукского университета имени Леопольда и Франца. Физики исследовали квантовые состояния цепочки ..
2014-07-12 1717 0 Научные открытия
0
Ученые впервые увидели движение атома в кристалле
Ученые из США, Японии и Австралии впервые наблюдали движение атома внутри объемного материала. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Окриджской национальной лаборатории. Ученые наблюдали диффузию ..
2014-10-15 1878 0 Научные открытия
0
Объяснена работа невозможного двигателя
Исследователи из Лиссабонского университета в Португалии предложили объяснение работы EmDrive, действие которого до сих пор не получило объяснения в рамках законов сохранения. По их мнению, двигатель не нарушает известные физические принципы, если его функционирование рассматривать в рамках теории волны-пилота. Статья ученых опубликована ..
2017-10-09 14233 0 Научные открытия
0
Подтверждена 80-летняя физическая теория
Итальянские и польские физики впервые наблюдали свойства вакуума, существование которых прогнозировалось в 1930-х годах квантовой электродинамикой. Поясняющее видео доступно на YouTube-канале Европейской южной обсерватории.Наблюдения показали, что вакуум подвержен квантовому эффекту двойного лучепреломления. «В рамках квантовой ..
2016-12-02 3128 0 Научные открытия
0
Квантовый алгоритм Шора впервые отмасштабировали
Физики из Массачусетского технологического института и Инсбрукского университета создали квантовый компьютер, допускающий масштабирование при выполнении алгоритма Шора. Статья ученых опубликована в журнале Science.Алгоритм Питера Шора — это квантовый алгоритм разложения чисел на простые множители, то есть факторизации. Суть ..
2016-03-05 2180 0 Научные открытия
1
Создана первая масштабируемая реализация квантового алгоритма
Физики из Массачусетского технологического института в США и Инсбрукского университета в Австрии создали квантовый компьютер, который впервые допускает масштабирование при реализации квантового алгоритма Питера Шора. Исследование ученых опубликовано в журнале Science.Ученые спроектировали и построили квантовый компьютер из пяти атомов ..
2016-03-04 1659 0 Научные открытия
3
Физики вплотную приблизились к стандартному квантовому пределу
Ученым из Калифорнии в своих измерениях удалось наиболее близко приблизиться к значению стандартного квантового предела. Свое исследование авторы опубликовали в журнале Science, кратко с ним можно ознакомиться на сайте Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли. Физикам впервые удалось добиться ..
2014-06-28 1857 0 Научные открытия
0
Ученые провели самые масштабные квантовые вычисления
Американские и канадские ученые провели самое масштабное вычисление при помощи квантового компьютера на настоящий момент. Им удалось посчитать так называемые двухцветные числа Рамсея. Препринт статьи появился на сайте arXiv.org. Теория Рамсея, названная в честь английского математика Франка Рамсея, ..
2012-01-14 2560 0 Научные открытия
1
НАСА исследует на МКС рекордно холодный квантовый газ
Специалисты НАСА в условиях микрогравитации изучат ультрахолодный квантовый газ. Специалисты собираются исследовать материю при температурах, никогда ранее не наблюдаемых человеком, сообщается на сайте НАСА. Для этого на Международную космическую станцию (МКС) агентство собирается доставить соответствующее оборудование: ..
2014-09-30 1713 0 Научные открытия
-1
Великое бессознательное
Ученые уже практически не сомневаются в существовании параллельных миров. Осталось лишь приоткрыть дверцу, за которой они скрываются... Доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Физического института им. П. Н. Лебедева РАН профессор Михаил Менский предлагает рассматривать феномен человеческого сознания с позиций квантовой ..
2012-01-24 3180 2 Научные открытия
-1