Квантовые системы всегда будут иметь секреты: физики подтвердили теорию частиц света

Ученые провели новый эксперимент.

В начале XX века физик Нильс Бор предположил, что, хотя частицы света, то есть фотоны, имеют двойственную природу, то есть ведут себя, и как волна, и как частица, невозможно наблюдать одновременно эту двойственность. Это называется принципом дополнительности. 10 лет назад физики показали, что эта двойственность связана с энтропийной неопределенностью. То есть некоторая информация о фотоне, например, является ли он волной или частицей, всегда будет оставаться неизвестной.

Энтропийная неопределенность связывает принцип дополнительности со степенью неизвестной информации в квантовой системе. Степень неизвестной информации – это предел того, что можно знать о квантовой системе в данный момент времени. Предполагалось, что квантовые системы всегда сохраняют некоторый уровень непредсказуемости или же всегда хранят некоторые секреты.

До сих пор это была лишь теория. Теперь же физики во время эксперимента подтвердили, что двойственная природа фотонов действительно регулируется энтропийной неопределенностью. Исследование опубликовано в журнале Science Advances, пишет Iinteresting Engineering (перевод - «Фокус»).

Физики предположили, что фотоны во время кругового движения с большей вероятностью откроют информацию о своей двойственной природе, чем при колебательных движениях вверх-вниз. Поэтому ученые во время эксперимента направляли фотоны, которые двигаются по кругу в интерферометр.

Интерферометр — это устройство, которое разделяет луч света таким образом, что он двигается двумя маршрутами, а затем соединяется в одном месте. Внутри интерферометра фотоны сначала проходили через кристалл, который действовал как первый разделитель луча света. Оба маршрута луча света отражались и пересекались друг с другом на другом разделителе света.

В зависимости от того, как настроен второй разделитель света, фотоны можно измерить или как волны, или как частицы. Но физики решили измерить двойственную природу фотонов одновременно с помощью специальной настройки второго разделителя света.

Ученым удалось увидеть поведение фотонов в виде волны и в виде частицы одновременно, но только частично. Чем лучше удались попытки измерить волновую природу фотона, тем хуже удавалось измерение природы фотона, как частицы.

Этот эксперимент показал, что как бы ни старались физики, никогда нельзя полностью наблюдать одновременно двойственную природу фотона в квантовой системе. Некоторая информация всегда остается неопределенной, что также является основной идеей энтропийной неопределенности.

Новый эксперимент не только показал связь между принципом дополнительности и степенью неизвестной информации, но и связал квантовую теорию с теорией информации.

Это исследование объясняет поведение фотонов в квантовом масштабе, и физики считают, результаты их эксперимента можно использовать для разработки более лучших способов хранения, обработки и передачи информации, основанных на квантовых вычислениях.

Вы можете поддержать сайт Charter97.org следующим образом:

РАСЧЕТНЫЙ МУЛЬТИВАЛЮТНЫЙ СЧЕТ ДЛЯ ПОЖЕРТВОВАНИЙ:

Название банка: Bank Millennium S.A.
Адрес: ul. Stanislawa Zaryna, 2A, 02-593, Warszawa
IBAN: PL97116022020000000216711123
SWIFT: BIGBPLPW
Название владельца счета: Fundacja “KARTA ‘97”
Назначение платежа: Darowizna na cele statutowe

Связаться с нами можно по адресу charter97@gmail.com