Бристольские ученые измерили квантовую дуальность

Из чего сделан свет: из волн или частиц? Этот фундаментальный вопрос волнует физиков с ранних дней развития науки.

Квантовая механика прогнозирует, что частицы света, фотоны, одновременно являются и частицами, и волнами. Опубликовав отчет в издании Science, физики продемонстрировали дуальность фотонов.

История науки отмечена интенсивными спорами между частичной и волновой теориями света. Исаак Ньютон был основным защитником теории частиц, а Джеймс Клерк Максвелл и его успешная теория электромагнетизма подтвердили теорию волн. Однако все изменилось в 1905 году, когда Эйнштейн показал, как можно объяснить фотоэлектрический эффект (до тех пор совершенная тайна), используя идею, с которой свет состоит из частиц — фотонов. Это открытие существенно повлияло на физику и способствовало развитию квантовой механики — наиболее точной научной теории, разработанной до сих пор.

Несмотря на успех, квантовая механика во многом противоречит интуиции. Действительно, теория прогнозирует с удивительной точностью поведение маленьких объектов, таких как атомы и фотоны. Однако, если посмотреть на эти прогнозы пристальней, мы признаем, что они удивительно спорны. Например, квантовая теория предсказывает, что частица (например, фотон) может в одно и то же время находиться в разных местах. Фактически, в бесконечно многих местах в одно и то же время, как волна. Отсюда и понятие дуальности частицы и волны, фундаментальное для всех квантовых систем.

Удивительно, когда мы наблюдаем за фотоном, он ведет себя или как частица, или как волна. Но в обоих состояниях одновременно его не застать. Его поведение зависит от типа измерения. В последние несколько лет подобные удивительные феномены исследовались экспериментально, с использованием измерительных устройств, которые могут переключаться между измерениями волн и частиц.

В работе, опубликованной в издании Science, физики дали новый виток этим идеям. Доктор Альберто Пераццо, Питер Шадболт и профессор Джереми О'Брайен из Центра квантовой фотоники университетя Бристоля в сотрудничестве с экспертами по квантовой теории доктором Николасом Брюннером и профессором Санду Попеску разработали новый тип измерительного устройствва, которые способен одновременно измерять и поведение частицы, и поведение волны. Это новое устройство приводится в дейтвие еще одним противоречащим интуиции квантовым эффектом — квантовой нелокальностью.

«Измерительное устройство выявило сильную нелокальность, которая подтвердила, что фотон в нашем эксперименте одновременно ведет себя и как частица, и как волна. Это всерьез опровергает модели, в которых фотон представлен только либо тем, либо другим», заявил доктор Пераццо.

Для проведения исследования мы применили квантовый фотонный чип, новейшую технологию, введенную университетом Бристоля. Чип переконфигурируется, а потому его можно программировать и управлять им для реализации различных цепей. Сегодня данная технология — ведущий метод в процессе по созданию квантового компьютера, и в будущем он позволит проводить все более сложные исследования фундаментальных аспектов квантовых феноменов“, заключил профессор О'Брайен.

02.11.2012


Подписаться в Telegram



Хайтек

Applied Physics Express: Изобретен компактный лазер для дезинфекции
Applied Physics Express: Изобретен компактный лазер для дезинфекции

Первый в мире компактный синий полупровод...

PNAS: Создан реактор для безопасной добычи лития из соляных растворов
PNAS: Создан реактор для безопасной добычи лития из соляных растворов

Новое устройство, которое позволяет добывать л...

В ТПУ создали многоразовые накопители водорода из отечественного сырья
В ТПУ создали многоразовые накопители водорода из отечественного сырья

Более дешевые металлогидридные накопители водо...

Новый подход к производству цифрового света решает проблемы 3D-печати
Новый подход к производству цифрового света решает проблемы 3D-печати

Новый метод производства цифрового света для&n...

AEM: Гибридный полупроводник позволит лучше понять спинтронику
AEM: Гибридный полупроводник позволит лучше понять спинтронику

Электроны вращаются без электрического за...

Томские ученые представили цифровое решение для оптимизации НПЗ
Томские ученые представили цифровое решение для оптимизации НПЗ

Новый программный комплекс представили ученые ...

В НГУ разработали первые фильтры для технологии связи 6G
В НГУ разработали первые фильтры для технологии связи 6G

Уникальные фильтры для импульсной терагер...

Ученые КФУ выяснили, как дефекты в полупроводниках влияют на свет
Ученые КФУ выяснили, как дефекты в полупроводниках влияют на свет

Физическая модель, которая описывает взаимодей...

Новый метод синтеза лекарств открыли российские химики
Новый метод синтеза лекарств открыли российские химики

Новый метод синтеза производных пирролизидина ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Ученые МФТИ придумали, как пропатчить сердце
Ученые МФТИ придумали, как пропатчить сердце
В ТПУ научились управлять свойствами графена с помощью лазера
В ТПУ научились управлять свойствами графена с помощью лазера
Ученые научились производить заживляющие наночастицы в промышленных масштабах
Ученые научились производить заживляющие наночастицы в промышленных масштабах
Внеклеточные везикулы — новое слово в лечении воспалительных заболеваний кишечника
Внеклеточные везикулы — новое слово в лечении воспалительных заболеваний кишечника
The American Journal of Human Genetics: Бесплодие может быть вызвано мутацией
The American Journal of Human Genetics: Бесплодие может быть вызвано мутацией
Surfaces and Interfaces: Куркума и серебро на мембранах стерилизуют вирусы
Surfaces and Interfaces: Куркума и серебро на мембранах стерилизуют вирусы
1 укол вместо 15: в Челябинске предложили революционный метод лечения рака
1 укол вместо 15: в Челябинске предложили революционный метод лечения рака
Исследована двойная роль клеточного регулятора CED-9 в апоптозе
Исследована двойная роль клеточного регулятора CED-9 в апоптозе
Ученые из Новосибирска установили возраст шерсти детеныша саблезубой кошки
Ученые из Новосибирска установили возраст шерсти детеныша саблезубой кошки
Челябинские ученые создали систему управления объектами электроэнергетики
Челябинские ученые создали систему управления объектами электроэнергетики
PRL: Физики объяснили, как работает дробный заряд в пентаслойном графене
PRL: Физики объяснили, как работает дробный заряд в пентаслойном графене
PF: Семена чампати помогут физикам лучше понять оползни и каменные лавины
PF: Семена чампати помогут физикам лучше понять оползни и каменные лавины
Frontiers in Physiology: Космонавты обычно немного «тормозят» из-за стресса
Frontiers in Physiology: Космонавты обычно немного «тормозят» из-за стресса
Ученые СПбГУ и Сколтеха открыли секрет появления цыпленка
Ученые СПбГУ и Сколтеха открыли секрет появления цыпленка
В Московском Политехе создали алгоритм для прогнозирования пешеходного трафика
В Московском Политехе создали алгоритм для прогнозирования пешеходного трафика

Новости компаний, релизы

3D-печать: от самых смелых концепций до твердой реальности
КНИТУ вошёл в тройку лидеров по количеству перспективных российских стартапов
В ПсковГУ состоялось открытие научно-образовательной лаборатории «Когнитивное развитие в образовании»
Квантовая неделя в Санкт-Петербурге пройдет на площадке СПбГУ
Всероссийский исторический кроссворд собрал 15 тысяч участников