Физики разработали способ обнаружения квантового поведения в таких больших объектах, как мы

Квантовая наука обычно занимается сверхмалыми масштабами, где математика вероятностей становится более полезным инструментом, чем «классические» описания материи. Теперь новые исследования предложили способ измерения квантовости гораздо больших масс.

Ученые давно хотели проверить квантовую природу более крупных объектов: общее мнение заключается в том, что квантовая физика применима. в любом масштабе, но по мере того, как объекты растут в массе и сложности, их квантовость становится все труднее наблюдать.

Теперь команда из Университетского колледжа Лондона (UCL), Университета Саутгемптона в Великобритании и Бозе Институт в Индии разработал подход к квантовым измерениям, который теоретически может быть применен к чему-либо, независимо от его массы или энергии.

«Предлагаемый нами эксперимент может проверить, является ли объект классическим или квантовым, наблюдая за ним. если акт наблюдения может привести к изменению его движения», — говорит физик Дебарши Дас из UCL.

Квантовая физика описывает Вселенную, где объекты определяются не одним измерением, а диапазоном возможности. Например, электрон может вращаться вверх и вниз или иметь большую вероятность существования в некоторых областях больше, чем в других.

Теоретически это не ограничивается крошечными вещами. По сути, ваше собственное тело можно описать как имеющее очень высокую вероятность сидеть в этом кресле и очень (очень!) низкую вероятность оказаться на Луне.

Нужно помнить только одну фундаментальную истину – вы прикоснулись к нему, вы купили его. Наблюдение квантового состояния объекта, будь то электрон или человек, сидящий в кресле, требует взаимодействия с измерительной системой, что заставляет ее проводить одно измерение.

Есть способы поймать объекты с помощью квантовых штанов. все еще внизу, но они требуют, чтобы объект оставался в основном состоянии – суперхолодном, суперспокойном, полностью отрезанном от окружающей среды.

Это сложно сделать с отдельными частицами, и это становится намного сложнее. сложно, поскольку размер шкалы увеличивается. В новом предложении используется совершенно новый подход, который использует комбинацию утверждений, известных как неравенства Леггетта-Гарга и отсутствие сигналов во временных условиях.

По сути, эти две концепции описывают знакомую Вселенную, где человек на стуле сидит там, даже если в комнате темно и вы его не видите. Включение света не приведет к внезапному обнаружению, что они на самом деле находятся под кроватью.

Если в ходе эксперимента найдутся доказательства, которые каким-то образом противоречат этим утверждениям, мы, возможно, просто уловим проблеск квантовой нечеткости в более широком масштабе. .

Команда предполагает, что объекты можно наблюдать, когда они колеблются на маятнике, например, шарик на конце веревки.

Затем на них будет падать свет. половины экспериментальной установки в разное время (считая наблюдением) и результаты второй вспышки покажут, происходит ли квантовое поведение, потому что первая вспышка повлияет на все, что движется.

Мы все еще речь идет о сложной установке, которая потребует некоторого сложного оборудования и условий, близких к основному состоянию – но за счет использования движения и двух измерений (световых вспышек) некоторые ограничения по массе снимаются.

«Толпа на футбольном матче не может повлиять на результат игры, просто пристально глядя на нее», — говорит Дас. «Но в квантовой механике сам акт наблюдения или измерения меняет систему».

Следующий шаг — опробовать предложенную установку в реальном эксперименте. Зеркала Лазерно-Интерферометрической Гравитационно-Волновой Обсерватории (LIGO) в США уже были предложены в качестве подходящих кандидатов для исследования.

Эти зеркала действуют как единый 10-килограммовый (22-фунтовый) объект, вполне это шаг вперед по сравнению с типичным размером объектов, анализируемых на предмет квантовых эффектов — примерно до одной квинтиллионной грамма.

«Наша схема имеет широкие концептуальные последствия», — говорит физик Сугато Бозе из UCL. «Оно может расширить область квантовой механики и выяснить, действительна ли эта фундаментальная теория природы только в определенных масштабах или она справедлива и для больших масс».

Исследование было опубликовано в журнале Physical Review Letters. .