Интерференция – типичное явление для квантового мира. При этом частица может приобретать нескольких квантовых состояний одновременно, и только измерение положит конец этой суперпозиции. Эти интерференционные состояния ученые обнаружили в электронах, фотонах и даже в молекулах. Также уже разработана мобильная версия Шредингеровского кота и «квантового кота», который сидит в двух ящиках одновременно.

новые гиперкубовые состояния
“Эти состояния охватывают кота Шредингера и компасные состояния…”

Все эти наслоения имеют нечто общее: они касаются суперпозиции только двух квантовых состояний. Но несколько лет назад физики впервые обнаружили такие формы наслоений, когда частицы приобретают сразу четырех классических состояния за раз. В этих так называемых «компасных состояниях» фотоны продуцируют сверхтонкую, шахматную интерференционную структуру.

Однако это – еще не предел, что и продемонстрировали недавно Левис Говард (Howard Lewis) из Квинслендского университета и его коллеги. Они открыли совершенно новый класс квантовых состояний. «Эти состояния охватывают кота Шредингера и компасные состояния как особые случаи более низкого порядка», – объясняют физики.

Новооткрытые состояния квантового куба представляют собой доселе неизвестную родню для Шредингеровского кота – бесконечно большую семью суперпозиций четырех различных квантовых состояний. «Эти гиперкубовые состояния мы обнаружили можно сказать случайно, когда экспериментировали с крошечными мембранами, чтобы разработать станы для новых квантовых датчиков», – сообщил ведущий автор Мартин Рингбауэр (Martin Ringbauer) из Инсбрукского университета.

Это интересно: 14 сценариев развития технологий от авторитетных аналитиков

Распознать эти гиперкубовые состояния можно по их геометрии: если представить их волновые функции степени вероятности, составляющие интерференции будут образовывать углы многомерного куба, объяснили ученые. Увеличение количества интерференционных состояний предполагает усложнение и структуры этого гиперкуба. В эксперименте удалось создать несколько этих гиперкубовых состояний.

Новый класс интерференции удивляет своими последствиями: возникают квантовомеханические интерференционные структуры, чье расширения меньше, чем единица Планка – расстояние, которое считают наименьшей физически возможной дистанцией между двумя частицами. «Квантовая теория предлагает путь, которым можно обойти эти пределы, – объясняет Говард с коллегами. – Она демонстрирует признаки такого порядка, которые меньше чем величины единицы Планка». Это касается также вновь открывшихся гиперкубовых состояний:

«Даже когда состояния на углах гиперкуба имеют минимальные показатели, высшее измерение гиперкуба порождает более тонкую схему интерференции», – говорит Рингбауэр.

Он сравнивает это с волнами в пруду, когда даже большой камень может породить очень тоненькие интерференционные узоры на воде.

Это означает, что гиперкубовые состояния могут понадобиться для того, чтобы создавать сенсоры с безграничным расширением. Тонкие интерференционные структуры могли бы при этом маркировать масштаб: «Мы ожидаем, что гиперкубовые состояния будут иметь разнообразное применение в таких сферах, как квантовые датчики, теория квантовой информации, а также в квантовых фундаментальных исследованиях», – констатировал Говард со своими коллегами.

 

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here

пять × 3 =