В таинственном мире квантовой науки существует явление, называемое квантовой запутанностью, которое создает неописуемую связь между двумя или более частицами. Исследователи в области квантовой физики пришли к выводу, что даже если эти частицы находятся на расстоянии 10 000 световых лет друг от друга, изменения их состояния происходят мгновенно.
✔ Уважаемые подписчики и гости! Не понравилась статья — оставь комментарий, почему, понравилась — обязательно лайк!
Если состояние одной из частиц изменится, немедленно изменится и состояние другой частицы, как будто между ними существует какое-то молчаливое взаимопонимание, которое выходит за рамки времени и пространства.
Однако то, как именно формируется это переплетение и насколько быстро оно происходит, всегда было загадкой, которую ученые непременно хотят разгадать.
Самое замечательное в квантовой запутанности в том, что как только две частицы "запутываются", они больше не обладают независимыми свойствами. Даже если мы хорошо знаем состояние этой двухчастичной системы, мы не можем четко описать состояние одной из частицы.
С математической точки зрения эти две частицы кажутся прочно связанными, даже если они находятся в двух совершенно разных местах, они будут демонстрировать общий признак.
Чтобы раскрыть тайну квантовой запутанности, ученые усердно работали над изучением точного времени возникновения этих почти мгновенных эффектов.
В статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters в октябре, группа исследователей из Венского технологического университета совместно с коллегами представила компьютерную модель, предназначенную для изучения сверхбыстрых процессов.
С помощью этой модели учёные смогли глубоко проникнуть в суть квантовой запутанности, происходящей в течение крайне короткого промежутка времени.
В ходе этого исследования ученые наблюдали, как на атомы воздействовали чрезвычайно сильными высокочастотными лазерными импульсами.
Когда один электрон в атоме разрывается на части и улетает, если излучение достаточно сильное, второй электрон в атоме также может испытывать изменение, переходя в состояние с более высокой энергией, а затем начать вращаться вокруг ядра по другой траектории.
Следовательно, после лазерного импульса один электрон улетает, а другой электрон остается в атоме с неизвестной энергией, но его первоначальное состояние изменилось. Они обнаружили, что эти два электрона теперь квантово запутаны.
А как измерить скорость этого запутывания? Исследовательская группа использовала подходящий протокол измерения, который объединяет два различных лазерных луча. Таким образом, они доказали, что “время рождения” летящих электронов (то есть время, когда они покидают атом) связано с состоянием оставшихся электронов. Эти две характеристики в точности являются проявлением квантовой запутанности.
Результаты исследования показывают, что время рождения летящих электронов в принципе неизвестно. Он находится в суперпозиции квантовой физики в разных состояниях, и момент времени, когда он покидает атом, является как ранним, так и поздним. Мы не можем определить, в какой момент времени он “действительно” ушел, потому что в квантовой физике нет ”реального" ответа на этот вопрос.
Однако мы можем думать, что ответ кроется в квантовой физике, связанной с состоянием оставшихся электронов в атоме, которое не определено. Если оставшиеся электроны находятся в состоянии с более высокой энергией, то летящие электроны, вероятно, были вырваны в более ранний момент времени. Так, если оставшиеся электроны находятся в состоянии с более низкой энергией, то “время рождения” летящих свободных электронов, вероятно, будет позже - в среднем около 232 угловых секунды.
Может быть, многие друзья не понимают, что это за понятие времени - угловая секунда? По сути, это наименьшая единица измерения времени, которая может быть достигнута в исследованиях физики человеком. 10 угловых секунд на самом деле составляют 10 миллиардных долей секунды или одну миллиардную от миллиардной доли секунды. Математически это можно записать как 10 ^-18 секунд. Если брать измерения в астрономии, то одна угловая секунда примерно соответствует углу, под которым виден футбольный мяч с расстояния около 45 километров.Короче - это очень маленькая единица измерения.
Если эти два электрона рассматривать как квантовую запутанность, то “время рождения” улетающих свободных электронов, измеренное исследовательской группой за 232 угловых секунды, можно рассматривать как время, необходимое для первой квантовой запутанности, измеренной человечеством, что приблизительно эквивалентно 50 триллионам миллиардных долей секунды, но это время относится к одному времени, когда изменяется состояние запутанности между двумя электронами в атоме.
Этот чрезвычайно короткий временной масштаб дает нам более глубокое понимание скорости квантовой запутанности. Хотя эта скорость составляет почти невообразимо малое время, ученые смогли измерить разницу в этом сверхбыстром переплетении в ходе экспериментов.
Но физики также считают, что это исследование не только приоткрывает тайну квантовой запутанности, но и показывает, что недостаточно рассматривать квантовые эффекты как “мгновенные”.
В заключении.
Только когда мы попытаемся проанализировать ультракороткий временной масштаб этих эффектов, станут очевидны важные корреляции. Как сказал один из членов исследовательской группы:
“Электроны не выскакивают из атомов. Можно сказать, что это волна, которая исходит от атомов, и это занимает определенное количество времени. Именно на этой стадии происходит запутывание, и затем эффект можно точно измерить, наблюдая за двумя электронами.”
Результаты этого исследования были опубликованы в авторитетном физическом журнале "Physical Review Letters" 23 октября.
Спасибо, что дочитали до конца!
Ставьте лайки и подписывайтесь на канал, чтобы быть в курсе всех событий и расширить свои знания о нашей невероятной Вселенной! 🌌🚀