Наука для всех простыми словами

Самый лучший сайт c познавательной информацией.

Физики рекорд по нарушению реальности поставили.

17.05.2018 в 02:53

Швейцарские физики впервые продемонстрировали парадокс Эйнштейна - подольского - Розена (эпр - парадокс) на квантовой системе, состоящей из 600 атомов рубидия. Ученым удалось нарушить локальный реализм, осуществив запутывание между двумя частями облака сверхохлажденного газа и доказав возможность управления (англ. Steering), когда состояние одной части квантовой системы можно предсказать по состоянию второй.

Согласно эпр - парадоксу, предложенному в 1935 году, две частицы могут взаимодействовать между собой таким образом, что можно измерить их положение и импульс с точностью, превышающей ту, что разрешена принципом неопределенности Гейзенберга. Например, суммарный импульс двух частиц (а и в), которые образовались в результате распада третьей, должен быть равен исходному импульсу последней, поэтому измерение импульса частицы а позволяет узнать импульс частицы B, при этом в движение второй частицы не вносится никаких возмущений. Тогда можно точно определить координаты частицы в, нарушая таким образом принцип неопределенности Гейзенберга.
Поскольку принцип неопределенности в любом случае сохраняется, измерение импульса частицы а неизбежно вносит возмущения в координаты частицы в, делая их неопределенными, как бы далеко первая частица ни находилась от последней. Эйнштейн полагал, что тем самым нарушается реализм мира и физические объекты в рамках квантовой механики перестают объективно существовать. Он считал, что подобная интерпретация неверна и вероятностный характер поведения частиц на самом деле объясняется существованием неких скрытых параметров. Однако на настоящий момент теория скрытых параметров не получила экспериментального подтверждения.
Ученые создали конденсат бозе - Эйнштейна из около 600 атомов рубидия - 87. Конденсат представляет собой охлажденный до сверхнизких температур газ, в котором все атомы занимают минимально возможные квантовые состояния, то есть становятся почти неотличимыми друг от друга. С помощью лазера атомы привели в сжатое состояние, при котором флуктуации одной переменной (в данном случае одна из составляющих спина, то есть "оси Вращения") становятся очень малы, а другой - велики. Таким образом, между атомами создавалась квантовая связь.
Исследователям удалось разделить облако на два различных региона - а и в. с помощью лазеров были измерены коллективный спин атомов в конденсате и составляющие "оси Вращения". При этом на основе неравенств, учитывающих данные параметры, была доказана запутанность между атомами для сжатого состояния и данного коллективного спина. Корреляция оказалась настолько сильной, что возникал эпр - парадокс и можно было предсказать квантовое состояние атомов в регионе в, измеряя спин в регионе а (предсказание возможно только в одном направлении.