Десять парадоксов современной физики квантовых частиц

Русские ученые произвели очередной прорыв в области квантовой механики, пополнив тем самым число квантовых парадоксов, уже известных науке.

Ученым удалось измерить состояние кубита (квантового бита). Обычный бит - это частичка способная принимать 1 из 2-х состояний: 1 или 0. Кубит же может принимать бесконечное количество состояний. Эксперимент подтвердил свойство кубита быть в суперпозиции 2-х состояний в один и тот же момент времени. С позиции квантовой физики, это - почти парадокс.

Вот еще 10 парадоксальных явлений в физике квантов.

1. Кот Шредингера

Э. Шредингер в 1935 году вообразил себе эксперимент, результат которого до сих пор используется в квантовых вычислениях. Сам эксперимент был таковым. В закрытую коробку вместе с котом помещают механизм, выпускающий яд с небольшим количеством радиоактивного вещества. Механизм срабатывает только в случае, если 1 атом этого вещества распадается в течении часа. Вот и получается, что, пока ящик закрыт, кот внутри одновременно и жив, и мертв. Ученый пытался таким образом доказать: при наблюдении за замкнутыми системами неопределенности ее состояния можно избежать, только наблюдая за конкретным объектом в ней.

2. Парадокс Клейна

Релятивистскую частицу перемещают сквозь потенциальный барьер, а высота барьера больше потенциальной энергии частицы. Классическая механика говорит однозначное "невозможно". Но у квантовой механики на этот счет свое мнение.

Дело в том что при "ударе" о барьер частицы ее энергия будет через поле передана частице по другую сторону барьера, которая станет двигаться по тому же вектору.

3. Парадокс Зенона

Нестабильная квантовая частица, за которой постоянно наблюдают, не распадется, пока будет продолжаться наблюдение. Чтобы иметь возможность наблюдать за частицей, ученым необходимо постоянно передавать ей энергию или дополнительный импульс, а, чем активнее она, тем с меньшей вероятностью произойдет распад. Подтверждающий эксперимент провел Д. Вайнленд в 1989 году, но эффект был теоретически описан за 32 года до этого Аланом Тьюрингом.

4. Корпускулярно-волновой дуализм

Такой эффект происходит, когда объект исследования может проявлять как свойства волны, так и корпускулярные свойства.

Самым ярким примером является свет. Его можно рассматривать и как волну, и как совокупность частиц – фотонов. В квантовой физике эти 2 подхода дают разные сведения, дополняющие друг друга.

• Пять полезных советов будущим папам

5. Квантовая запутанность

Если взять 1 частицу из определенного множества частиц и повлиять на нее каким угодно способом - изменится состояние и остальных частиц, даже если они находятся в совершенно иных условиях.

6. Телепортация

Суть процесса в передачи состояния между 2-мя запутанными квантовыми частицами. Это не передача энергии или вещества, а только передача - по сути, копирование состояния частиц. Процесс происходит в обычном канале а не в квантовом, поэтому скорость передачи не выше скорости света.

• Выпускные балы за последние 50 лет (Фотогалерея)

7. Сверхтекучесть

Это состояние квантовой жидкости при температурах, близких к абсолютному нулю. Такое вещество приобретает свойство просачиваться сквозь капиляры и узкие каналы, не вызывая трения. При таких температурах атомы вещества ведут себя максимально одинаково, а значит, происходит минимальное количество столкновений. Нет столкновений - нет траты энергии, а следовательно - и трения.

8. Сверхпроводимость

Состояние проводника при температурах, близких к абсолютному нулю, вызывает квантовый эффект, при котором сопротивление этого самого проводника практически отсутствует.

9. Невозможность квантового клонирования

В общепринятом понимании клонирование это точное копирование. В квантовой же физике это означает точную передачу неизвестного квантового состояния. Это противоречит принципу квантовой запутанности. Возможно лишь создание копии с частичными отличиями от оригинала.

• Политическая карьера в 4 года: реальность или глупая шутка?

10. Парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена

Физики утверждают. что законы квантовой механики в наши дни - не полны, и в будущем будут выведены новые, дополняющие старые.

Представим, что некая частица распадается на 2. По квантовым законам, ее импульс должен быть равен сумме импульсов результирующих частиц. Измерив импульс одной из этих частиц, мы можем рассчитать импульс второй. Теперь можно измерить импульс 2-й частицы, который уже есть в наших расчетах. Так, мы получаем для нее значение 2-х величин, измерить которые мы не можем, согласно законам квантовой механики.