Квантова заплутаність пояснили чашкою кави

Опубликованно 05.02.2020 12:18

Фізики-теоретики з Трініті-коледжу в Дубліні виявили глибоку зв'язок між однією з найяскравіших рис квантової механіки - квантової заплутаністю - і термалізацією, тобто процесом, в якому щось приходить в теплову рівновагу з навколишнім середовищем.

Їх результати опубліковані 31 січня 2020 року в престижному журналі Physical Review Letters.

Ми всі знайомі з термизацией - просто подумайте, як ваш кави з часом досягає кімнатної температури. Квантова заплутаність, з іншого боку, це окрема історія.

Все ж робота Марлона Бренеса , Ph.D. Кандидат і професор Джон Голд з Трініті у співпраці з Сільвією Паппаларди і професором Алессандро Сілвою з SISSA в Італії, показує, як вони нерозривно пов'язані.

Пояснюючи важливість відкриття, професор Джон Гольд, лідер Trinity QuSys, пояснює:

“Квантова заплутаність є противоинтуитивной особливістю квантової механіки, яка дозволяє частинкам, які взаємодіяли один з одним в якийсь момент часу, корелювати. Вимірювання на одній частці впливають на результати вимірювань іншого - навіть якщо вони знаходяться на відстані світлових років. Ейнштейн назвав цей ефект “лякаючим дією на відстані“.

“Виявляється, що заплутаність не просто лякає, але насправді всюдисуща, і насправді, що ще більш дивно, що ми живемо в епоху, коли технології починають використовувати цю функцію, щоб здійснювати відкриття, які вважалися неможливими всього кілька років тому. Ці квантові технології швидко розвиваються в приватному секторі, і такі компанії, як Google і IBM, очолюють гонку“.

Але яке відношення все це має до холодної кави?

Професор Гольд уточнює: “Коли ви готуєте чашку кави і залишаєте її на деякий час, вона остигає, поки не досягне температури навколишнього середовища. Це термизация. У фізиці ми говоримо, що процес незворотній - як ми знаємо, наш колись теплий кави не охолоне, а потім чарівним чином не розігріється. Як незворотність і термічне поведінка виникають у фізичних системах - це те, що чарує мене, як науковця, оскільки воно застосовується в таких масштабах, як атоми, до чашкам кави і навіть до еволюції всесвіту. У фізиці статистична механіка є теорією, яка спрямована на розуміння цього процесу з мікроскопічної точки зору. Для квантових систем виникнення термизации, як відомо, хитро і є центральним напрямком цього поточного дослідження“.

Так, що все це має відношення до заплутаності і що говорять ваші результати?

У класичній статичної механіки, що вивчає процес термализации, є різні шляхи, або ансамблі, якими можна описати термализацию системи. Всі вони вважаються еквівалентними, якщо система досить велика — тобто складається з 10^23 атомів.

Але фізики помітили, що в цьому процесі присутній квантова заплутаність. І його структура помітно відрізняється в залежності від того, який шлях ви обираєте для опису своєї системи. Тобто, фізики відкрили новий спосіб випробувати на міцність важливі постулати статистичної механіки.

Марлон Бренес, доктор філософії Кандидат в Трініті і перший автор статті використовували суперкомп'ютери для моделювання квантових систем для перевірки ідеї.

Бренес, спеціаліст по цифровим технологіям, сказав: “Чисельне моделювання для цього проекту, яке я виконав, знаходиться на межі того, що в даний час можна зробити на рівні високопродуктивних обчислень. Для запуску коду я використовував суперкомп'ютер , ICHEC. Так що, ця робота допомогла нам дійсно розширити межі цього типу обчислювального підходу“.

Нагадаємо, раніше повідомлялося, що в Церні випадково відкрили відразу 5 нових частинок.

Хочете знати важливі та актуальні новини раніше за всіх? Підписуйтесь на Bigmir)net на Facebook і Telegram.

Категория: Технологии