Porumbeilor cuantici nu le place să împărtășească.
În concordanță cu un concept matematic cunoscut sub numele de principiul porumbeilor, porumbeii care se adăpostesc trebuie să se înghesuie împreună dacă sunt mai mulți porumbei decât locuri disponibile, unele păsări împart gropi. Dar fotonii, sau particulele cuantice de lumină, pot încălca această regulă, conform unui experiment raportat în 29 ianuarie. Proceedings of the National Academy of Sciences.
Principiul porumbeilor prevede că, dacă trei porumbei se adăpostesc în două gropi, o gaură trebuie să conțină cel puțin două păsări. Deși aparent evidentă, ideea ajută la definirea bazelor a ceea ce sunt numerele și a ceea ce înseamnă a număra lucrurile. Dar în domeniul cuantic, oamenii de știință au prezis că trei „porumbei” – din punct de vedere tehnic, particule cuantice – s-ar putea strecura în două găuri fără ca vreo particulă să împartă o gaură cu alta, în ceea ce este cunoscut sub numele de efectul de adăpost cuantic (SN Online: 7/18/14).
„Efectul de adăpost cuantic ne provoacă înțelegerea de bază… Deci, o verificare experimentală clară este extrem de necesară”, au scris într-un e-mail coautorii studiului Chao-Yang Lu și Jian-Wei Pan, fizicieni de la Universitatea de Știință și Tehnologie din China din Hefei. „Casula cuantică poate avea potențiale aplicații pentru a găsi efecte cuantice mai complexe și fundamentale.”
Titluri Știri științifice, în căsuța dvs. de e-mail
Titluri și rezumate ale celor mai recente articole Știri științifice, livrate în căsuța dvs. de e-mail în fiecare vineri.
multumim pentru inregistrare!
A apărut o problemă la înregistrarea dvs.
În studiu, trei fotoni au luat locul porumbeilor. În loc să înghesuie fotonii în găuri, cercetătorii au studiat polarizarea particulelor sau orientarea undelor electromagnetice care se mișcă ale fotonilor, care pot fi orizontale sau verticale. Deoarece au existat trei fotoni și două polarizări, matematica standard ar sugera că cel puțin doi trebuie să fi avut aceeași polarizare. Când oamenii de știință au comparat polarizările particulelor, echipa a constatat că nu se potriveau două particule, verificând că efectul de adăpost cuantic este real.
Comportamentul atrăgător este rezultatul unei combinații de efecte cuantice deja ciudate. Fotonii încep experimentul într-un tip ciudat de limbo numit suprapunere, ceea ce înseamnă că sunt polarizați atât pe orizontală, cât și pe verticală în același timp. Când sunt comparate polarizările a doi fotoni, măsurarea induce legături eterice între particule, cunoscute sub denumirea de entanglement cuantic. Aceste proprietăți contraintuitive permit particulelor să facă lucruri de neconceput.
Deși rezultatul nu este prima confirmare experimentală a ideii, el îmbunătățește eforturile anterioare. „Cred că această lucrare este cel mai bun experiment făcut până acum”, spune Jeff Tollaksen de la Universitatea Chapman din Orange, California, care a făcut parte dintr-o echipă de fizicieni teoreticieni care a propus inițial efectul în 2014.
Studiul este primul care confirmă că porumbeii cuantici se comportă greșit doar într-o anumită condiție. Tollaksen și colegii săi au prezis că, pentru ca efectul să apară, măsurarea polarizărilor trebuie să fie blândă, pentru a nu perturba particulele cuantice delicate. Noua lucrare a confirmat că măsurarea trebuie să fie slabă pentru ca efectul să apară.
Mecanica cuantică este cunoscută pentru paradoxurile sale ciudate pe tema animalelor – implicând de obicei pisici. Pisica lui Schrödinger este vedeta unei faimoase enigma în care o pisică pare să fie simultan vie și moartă (SN: 25.06.16, str. 9). Și „pisicile Cheshire” cuantice apar atunci când particulele sunt separate de proprietățile lor, similar cu modul în care Alice in Tara Minunilor rânjetul pisicii despărțit de față (SN: 9/6/14, str. 12). La fel ca restul menajeriei cuantice, efectul de adăpost cuantic „arată ceva extrem de surprinzător, dacă nu la prima vedere aparent imposibil”, spune Tollaksen.