10 fenómenos, experimentos y paradojas de la mecánica cuántica de pensamiento inusuales Bashny.Net

1 de julio en Rusia por primera vez logró producir una medición de qubits (bits cuánticos) capaz, a diferencia de los bits convencionales, que se caracterizan por dos estados de un "uno" o "cero" - para tomar un número infinito de estados. El resultado ha sido confirmado experimentalmente la posibilidad de un qubit en una superposición de dos estados al mismo tiempo, desde el punto de vista de la mecánica cuántica cerca de la paradoja. Le ofrecemos una selección de diez fenómenos más inusuales de la mecánica cuántica.

1. Cat Shrёdingera



En 1935 el físico Erwin Schrödinger realizó un experimento mental, más tarde llamado "gato de Schrödinger" - propuso la teoría de que se desempeñó como objeto de un amplio debate en la comunidad científica, y ahora se utiliza en la computación cuántica y criptografía cuántica
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Schrödinger propuso demostrar que, mediante la observación de los sistemas macroscópicos que surgen en tales casos, la incertidumbre puede evitarse llevando a cabo la observación directa del objeto. Un resumen de las conclusiones de la siguiente manera: un cierto gato debe ser colocado en una caja sellada con el interior de la máquina infernal, que bajo ciertas condiciones emiten gas cianhídrico tóxico para los organismos vivos. En el mismo cuadro es una cantidad muy pequeña de material radiactivo, y un solo átomo puede ya sea descomposición dentro de la hora siguiente o el mismo grado de probabilidad no lo desintegrarse.

Si en este momento no hace ninguna observación directa, es no abrir la caja con el gato, se puede suponer que el gato todo el tiempo puede tanto seguir con vida y morir. En consecuencia, el experimento aún no está confirmado, el gato sigue siendo vivo y muerto - siempre y cuando no abrimos la caja y vemos el resultado
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La conclusión es que en la naturaleza esto no sucede, y esto se aplica tanto a los organismos que viven y átomos - el núcleo puede ser o bien se derrumbó, o roto, y el estado intermedio no es posible. Sin embargo, la observación directa del átomo y el gato están en el estado, llamado superposición, - en otras palabras, en dos estados al mismo tiempo
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2. La paradoja Kleyna



Imagínese el problema: hay que mover la partícula relativista a través de una barrera de potencial y la energía potencial de la partícula es menor que la altura de la barrera - en otras palabras, la energía para superar la barrera de partículas estándar no es suficiente. Desde el punto de vista de la mecánica clásica es tal cosa no es posible, sin embargo, de acuerdo con la mecánica cuántica, una partícula puede aún superar la barrera.

Más precisamente, es no tan: el hecho de que la participación de una cierta energía en el fuerte campo del segundo nacimiento sucede, las partículas de vapor y antipartículas, que se produce justo al otro lado de la barrera
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3. Quantum paradoja Zenona

Si constantemente monitorear las partículas cuánticas frágiles, nunca puede deshacerse, en otras palabras, la observación de la partícula, que de alguna manera hacer una diferencia en su estado, por ejemplo, le dice a su energía o un impulso adicional: el estado más estable de la partícula, más es probable que caiga a pedazos.

El primer efecto es descrito por Alan Turing en 1957 año, pero en la práctica este fenómeno es capaz de observar sólo en 1.989 - un experimento realizado por David Vineland: tan pronto como los átomos expuestos a la radiación ultravioleta de la transición a los dos niveles (excitado) estado reprimido.

4. Wave-dualizm



El principio de este concepto es que el objeto puede ser al mismo tiempo como propiedades de onda y de partícula, por ejemplo, la luz es una cierta longitud de onda, en muchos casos presentan propiedades electromagnéticas, pero al igual que la cantidad de luz se puede representar en forma de partículas elementales - fotones es decir, espectáculos de luz y propiedades corpusculares.

Desde el punto de vista de la física, esta rutina no es lógico, pero en la física cuántica, esta situación es aceptable y, por otra parte, en el caso de la luz y curvaturas propiedades son mutuamente complementarios.

Ahora la dualidad onda-partícula en su mayor parte el tema de interés teórico, ya que los objetos cuánticos son ni partículas ni ondas en el sentido clásico.

5. Quantum zaputannost



El principio de entrelazamiento cuántico es la interacción que sólo una sola partícula de un determinado grupo de partículas cambia el estado de no sólo el objeto, que está directamente afectada, pero todos los otros objetos en este grupo. Por lo tanto, los objetos están relacionados entre sí, y su relación se mantiene constante, incluso cuando se encuentran a una distancia considerable el uno del otro, o en condiciones completamente diferentes.

Por ejemplo, tomar un par de fotones en un estado entrelazado: si cambia la primera vuelta helicidad fotones de positivo a negativo, el segundo helicidad fotón siempre será negativo. Si volvemos a cambiar el primer helicidad fotón de la negativa, el segundo fotón adquirirá una helicidad positiva.

6. Quantum teleportatsiya



Teleportación de la mecánica cuántica difiere significativamente de la teletransportación se describe en las obras de ficción - con la teleportación cuántica no puede pasar a una cierta distancia de la energía o la materia. En este caso, el estado aprobó una partícula cuántica, en presencia de otros, partículas entrelazadas: en el punto de transferencia se destruye el estado, y en la recepción - se recrea
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Tenga en cuenta que las partículas no se destruyen, sino sólo su condición en el momento de envío / recepción - no es una transferencia en el sentido estricto, sino más bien hacia arriba. La transmisión no es el canal cuántico, y por la costumbre, y no puede ser más rápido que la velocidad de la luz.

7. Sverhtekuchest



Si la temperatura de la sustancia en el estado de un líquido cuántico enfrió a cerca del cero absoluto, la sustancia adquirirá la capacidad de fluir a través de los canales estrechos, tales como, por ejemplo, capilares, sin fricción.

El fundamento científico de estos fenómenos: los átomos de la materia en un estado de fluido cuántico (por ejemplo, una forma a menudo toma la helio-3) - bosones, y en términos de la mecánica cuántica, cualquier número de sus partículas puede estar en el mismo estado. Cuanto más cerca de la temperatura del cero absoluto, mayor es el número de átomos está en el mismo estado de energía, y ultra-baja energía temperatura de la colisión puede ser muy pequeño, de modo que la disipación de energía en los espacios entre los átomos no sucederá - porque la energía no se disipa, a continuación, la fricción no lo hará.

Hasta hace poco se pensaba que tal estado es característico sólo para helio líquido, pero no hace mucho tiempo se ha descubierto que se trata de sustancias inherentes y helio sólido, y otros, que son bosones base, la temperatura es cercana al cero absoluto.

8. Sverhprovodimost



La superconductividad - efecto cuántico, en el que la resistencia eléctrica de las partículas es cero a la temperatura crítica (cerca del cero absoluto), en otras palabras, una corriente eléctrica pasa a través de dicho material, prácticamente ninguna resistencia
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El fenómeno ha sido ampliamente aplicaciones prácticas: en particular, están los llamados superconductores - generalmente de cerámica, y que incluyen nitrógeno líquido, cuya temperatura es - 77 ° K.

Teoría prohibición klonirovaniyaSoglasno cuántica 9. Teorema, creando una copia exacta de cualquier estado cuántico desconocido es imposible. La clonación en el sentido clásico es una copia exacta, pero en la mecánica cuántica por clonación implica la creación de un estado que consiste en varios estados iniciales de dos o más grupos de partículas.

Como ustedes saben, un grupo de partículas puede vincularse entre sí y la energía entre ellos se pueden interconectar. Sin embargo, para transmitir el estado de energía con absoluta certeza de un grupo a otro no es posible, ya que es contrario a los principios de entrelazamiento cuántico, pero el establecimiento no son copias idénticas por completo todavía posible.

10. La paradoja de Einstein - Podolsky - Rozena

Esta paradoja sugiere que las leyes de la mecánica cuántica son actualmente incompletos y, finalmente, deben complementarse.

Imaginemos que dos partículas se forman al mismo tiempo después de la caída de la partícula inicial, de acuerdo con la ley de conservación del momento, el momento total de las partículas resultantes debe ser igual al impulso inicial de la partícula. Por lo tanto, podemos medir el momento de una partícula formada por una simple fórmula para calcular el impulso de la segunda partícula, formado al mismo tiempo que él. Entonces somos capaces de medir el impulso de la segunda partícula, que hemos calculado, y así llegar a sus valores de dos variables se miden al mismo tiempo, es imposible de acuerdo con las leyes de la mecánica cuántica.

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