CERN: подтверждена квантовая запутанность топ-кварков – что дальше?
В мире квантовой физики реальность часто кажется причудливой и контринтуитивной. Одной из самых загадочных концепций этой области является квантовая запутанность — явление, которое даже сам Альберт Эйнштейн считал «жутким действием на расстоянии». Представьте себе двух близнецов, разлученных при рождении и живущих на разных концах света. Если один из них заболеет, то и второй почувствует недомогание, независимо от расстояния и отсутствия какой-либо видимой связи. Похожим образом, запутанные частицы, словно связанные невидимой нитью, мгновенно «чувствуют» изменения состояния друг друга, даже находясь на огромных расстояниях.
Долгое время физики наблюдали этот феномен только у стабильных частиц, таких как фотоны или электроны. Однако недавний эксперимент, проведенный в CERN под руководством профессора Регины Деминой из Рочестерского университета, перевернул представления о границах квантового мира.
Впервые удалось зафиксировать запутанность между тяжеловесами микромира — топ-кварками и их антиматериальными двойниками. Эти частицы, по массе сравнимые с атомами золота, существуют доли мгновения, рождаясь и распадаясь в недрах мощных ускорителей частиц, подобных Большому адронному коллайдеру.
![](https://img.ixbt.site/live/images/original/31/86/97/2024/06/15/98dce2fa67.jpg?w=877)
Открытие Деминой и ее команды — не просто очередной шаг вглубь микромира. Это окно в неизведанную реальность, где законы классической физики теряют свою силу. То, что «жуткое действие на расстоянии» проявляется даже у таких короткоживущих и массивных частиц, ставит перед учеными целый ряд вопросов, ответы на которые могут перевернуть наше понимание Вселенной.
Во-первых, какова природа «нити», связывающей запутанные частицы? Может ли информация передаваться быстрее скорости света, нарушая один из фундаментальных постулатов современной физики? Или же мы сталкиваемся с еще более глубоким уровнем реальности, где пространство и время теряют свой привычный смысл?
Во-вторых, как долго сохраняется квантовая запутанность? Передается ли она «по наследству» продуктам распада топ-кварков, формируя своего рода «квантовую память» о прошлом?
И, наконец, что разрушает эту связь, возвращая частицы в «классическое» состояние? Ответ на этот вопрос может пролить свет на самые ранние этапы существования Вселенной, когда, по мнению ученых, вселенная находилась в состоянии квантовой запутанности.
![](https://img.ixbt.site/live/images/original/31/86/97/2024/06/15/7b1a537a4e.png?w=877)
Топ-кварки, эти «короли субатомного мира», несмотря на свою эфемерность, оказались ключом к разгадке самых фундаментальных тайн мироздания. Открытие профессора Деминой — лишь начало увлекательного путешествия вглубь квантовой реальности, где нас ожидают новые открытия и головокружительные перспективы.
Если топ-кварки живут так мало, как ученые вообще могут что-то измерить? Разве продукты распада не разлетятся слишком быстро?
Действительно, топ-кварки распадаются практически мгновенно, но информация об их спине «отпечатывается» в направлении движения продуктов распада. Ученые CMS, анализируя эти направления с помощью сложных алгоритмов и искусственных нейронных сетей, смогли реконструировать спиновые состояния топ-кварков и измерить их корреляцию.
Что такого особенного в запутанности топ-кварков, разделенных пространственно-подобным интервалом?
Согласно теории относительности, никакая информация не может распространяться быстрее света. Если две частицы разделены пространственно-подобным интервалом, это значит, что между ними не может быть причинно-следственной связи, передаваемой со скоростью света или медленнее. Иными словами, изменение состояния одной частицы не может мгновенно повлиять на другую.
Однако квантовая запутанность, наблюдаемая в эксперименте CMS, демонстрирует именно такую мгновенную корреляцию, что ставит под сомнение наши представления о пространстве и времени. Это как если бы частицы общались друг с другом, не обращая внимания на ограничения скорости света, словно они находятся в некой «внепространственной» связи.
Куда может привести это открытие? Какие перспективы оно открывает?
Открытие запутанности топ-кварков в пространственно-подобном интервале — это не просто научная сенсация, а потенциальный прорыв в нашем понимании фундаментальных законов природы.
- Во-первых, это открывает новые возможности для проверки квантовой механики в экстремальных условиях.
- Во-вторых, может дать ключ к разгадке тайны квантовой гравитации, теории, объединяющей квантовую механику и общую теорию относительности.
- В-третьих, это открытие может иметь далеко идущие последствия для развития квантовых технологий, например, квантовой криптографии и квантовых вычислений.
39 комментариев
Добавить комментарий
Бред.
Квантовая запутанность имеет вероятностную природу и, как следствие, не может передавать информацию и поэтому возможна и не противоречит ОТО и СТО.
Энштейна или классическую?
Если Энштейна, то вопрос не имеет ответа — гравитации нет, масса искривляет само пространство.
Если классическую с гравитонами — то нет, не быстрее, распространяется со скоростью света.
Про гравитационные волны — в варианте Энштейна это рябь пространства, вызванная гигантским возмущением типа слияния чд, а иначе их и нет как-бы.
Идея красивая — всё летит прямо, это пространство искривлено, но так ли это — непонятно никому.
А нет, не сложно :D
>>https://www.ixbt.com/live/comments/3668627
:D
Может, кроме того, так и есть, судя по измерениям, но механизм происходящего неясен.
Из того, что я видел — вводится поле инерции, но, поскольку у поля должен быть переносчик, мы тогда уходим от варианта Энштейна к гибридному…
Но измеряемое значение может быть только случайным :D
Ваш Кэп.
Факт измерения на второй частице никак заметно не отражается — пока ты не захочешь провести измерение и на ней :)
Но пытаясь провести измерения на второй частице ты вызовешь коллапс волновой функции и так и не узнаешь, измеряли первую или нет :D
Поскольку в квантовой криптографии сделана попытка защитить канал с помощью запутанных частиц в попытке поймать коллапс волновой функции при попытке измерения — и это как раз то, что не работает — факт измерения уверенно обнаружить нельзя.
Можно только уверенно предсказать результат измерения второй частицы.
Но тогда передача информации будет осуществлена со скоростью света, от чего мы хотели убежать.
А так то да.
Хотя мож тут я сам нашёл противоречие: раз земляне не узнали результат, информацию — то никакой передачи информации и не было; астронавты просто увезли часть квантового компьютера с собой. Может, и так. Получается ли тогда, что если астронавты первыми вскроют систему, то земляне после них уже никакой информации получить не смогут?
Даст совершенно случайный результат — потому что результат измерения случайной величины — случайная величина.
Гражданин выше говорил про защиту канала с помощью определения, наступал или нет коллапс волновой функции — но это не работает, есть слабые измерения, которые не тронут запутанные состояния (но и не измерят их полностью, конечно — на то они и слабые) но прекрасно измерят фотонный/электронный детерминированный сигнал.
Таким образом, под защитой «коллапса волновой функции» находится только и исключительно случайный сигнал.
Такова, так сказать, «цена квантовой физики».
Почему? Чем это отличается от того, чтоб узнать результат вычислений квантового компьютера? Мы просто разнесли его части на дальнее расстояние, сохранив запутанность (это противоречит законам физики?). Или чтоб узнать имеющий смысл результат, нужно в любом случае увидеть весь компьютер, все его кубиты?
Результат вычислений квантового компьютера формируется в момент коллапса волновой функции, где несколько запутанных друг с другом частиц формируют картину, в зависимости от того, какое было приложено «измерение».
По крайней мере, алгоритм Шора работает как-то так.
Отсюда, увезти их часть куда-то не выйдет.
Вот такую картину я сформировал, немного подумав про те квантовые вычисления, про которые мне известно :)
Не, увоз кусков со скоростью света не поможет.
Плюс, запутать можно только случайную величину и на нее всё это время нельзя воздействовать — будет же коллапс волновой функции.
Но даже так не всё просто:
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B9_%D0%BB%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%BA_%D1%81_%D0%BE%D1%82%D0%BB%D0%BE%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%BC_%D0%B2%D1%8B%D0%B1%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%BC
Знаменитый квантовый ластик с отложенным выбором не имеет разумных объяснений (пока), над ним думают :))
Раньше говорили, что состояния спинов в подобных реакциях определяются законами сохранения. Если ты увидел одну поляризацию у одной частицы, то у другой будет поляризация, определенная законами сохранения энергии-импульса и моментов. То есть не каждое состояние спинов будет разрешено. Теперь какой-то новояз используют, стандартная модель предсказывает запутанность…
у первой частицы (просто как пример) спин 1, значит у второй -> -1 согласно некоторым физ. законам.
Мы не знаем ни одного из них, т.к. они случайны.
Измерили первый и получили 1.
Отлично, значит у второй запутанной частицы будет -1 и это мы знаем без измерения.
Была ли тут какая-то передача вообще чего-либо?
Очевидно, что нет.
Но на практике, зараза, оно там хитрее, даже в щелевом эксперименте с опциями, что даёт некоторые основания сомневаться в принципе причинности даже :))
Добавить комментарий