La imaga parto de kvantuma mekaniko vere ekzistas
Oni ofte kredis tion kompleksaj nombroj, te tiuj, kiuj enhavas imagan nombrokomponenton kaj (mi kvadrataj rezultoj en malpli unu) estas nur matematika truko. Tamen, pola-ĉin-kanada teamo de sciencistoj pruvis, ke la imaga parto de la Kvantuma mekaniko videblas en agado en la reala mondo - raportas la Centro por Novaj Teknologioj en la Universitato de Varsovio.
Niaj intuiciaj nocioj pri la kapablo de nombroj priskribi la fizikan mondon postulas gravan revizion. Ĝis nun ŝajnis, ke nur realaj nombroj asociiĝas kun mezureblaj fizikaj kvantoj. Tamen ĝi sukcesis Kvantaj statoj el implikitaj fotonoj trovi tion ne distingeblas sen recurrir al kompleksaj nombroj. Krome la esploristoj faris eksperimenton, kiu determinis la signifon de kompleksaj nombroj por la Kvantuma mekaniko aprobita
Bildfonto: Pixabay
La esploradon efektivigis la teamo de Dr. Alexander Streltsov de la Centro por Kvantumaj Optikaj Teknologioj (QOT) en la Universitato de Varsovio kun la partopreno de sciencistoj de la Universitato de Scienco kaj Teknologio de Ĉinio (USTC) en Hefei kaj la Universitato de Kalgario (UCalgary). Artikoloj priskribantaj la teorion kaj mezurojn estas en Leteroj de Fizikaj Revizioj kaj Fizika Revizio A. aperis.
En fiziko oni konsideris kompleksajn nombrojn pure matematikaj. Kvankam ili ludas fundamentan rolon en la ekvacioj de la Kvantuma mekaniko ludi, ili estis nur traktataj kiel ilo, io faciligante la kalkulojn de fizikistoj. Ni teorie kaj eksperimente pruvis, ke ekzistas Kvantaj statoj tie ke nur sub la nemalhavebla partopreno de kompleksaj nombroj diferencigeblas, "komentas d-ro Streltsov.
Kunmetitaj nombroj konsistas el du eroj, reala kaj imaga. Ili havas la formon a + bi, kie a kaj b estas realaj. La bi-komponanto respondecas pri la specifaj ecoj de la kompleksaj nombroj. La ŝlosilan rolon ludas la imaga numero i. La nombro i estas la kvadrata radiko de -1 (do se ni kvadratus ĝin, ni ricevus malpli unu).
En la fizika mondo, estas malfacile imagi ion ajn, kio povus esti rekte rilata al la nombro i. Povas esti 2 aŭ 3 pomoj sur la tablo, tio estas normala. Se ni forprenas pomon, ni povas paroli pri fizika difekto kaj priskribi ĝin per la negativa entjero -1. Ni povas tranĉi la pomon en du aŭ tri partoj kaj tiel akiri fizikajn ekvivalentojn de la mezureblaj nombroj 1/2 aŭ 1/3. Se la tablo estus perfekta kvadrato, ĝia diagonala (la nemezurebla) kvadrata radiko de la numero 2 estus pli longa ol ĝia flanko. Samtempe, malgraŭ la plej sinceraj intencoj, ne eblas meti pomojn en la numeron i sur la tablon.
La surpriza kariero de kompleksaj nombroj en fiziko rilatas al tio, ke per ilia helpo ĉiaj Vibroj Povas esti priskribita multe pli oportune ol kun la komunaj trigonometriaj funkcioj. La kalkuloj do plenumiĝas per kunmetitaj nombroj kaj finfine oni konsideras nur la realajn nombrojn, kiuj aperas en ili.
Kompare kun aliaj fizikaj teorioj, la Kvantuma mekaniko io speciala, ĉar ĝi devas priskribi objektojn, kiuj povas konduti kiel partikloj sub certaj kondiĉoj kaj kiel ondoj sub aliaj. La baza ekvacio de ĉi tiu teorio, kiu estas akceptita kiel postulato, estas la ekvacio de Schrödinger. Ĝi priskribas la ŝanĝojn laŭlonge de tempo de certa funkcio, la tiel nomata undoro, kiu estas ligita kun la Distribuado de probablojtrovi la sistemon en tia aŭ alia stato rilatas. En la Ekvacio de Schrödinger tamen estas eksplicita imaga numero i tuj apud la onda funkcio.
De jardekoj okazis debato pri tio, ĉu esti aŭ ne konsekvenca kaj kompleta Kvantuma mekaniko povas esti generita nur kun reelaj nombroj. Tial ni decidis Kvantaj statoj tio distingiĝas nur unu de la alia kun kompleksaj nombroj. La decida momento estis eksperimento, en kiu ni kreis ĉi tiujn statojn kaj fizike kontrolis, ĉu ili estas distingeblaj aŭ ne ", diras D-ro Streltsov, kies esplorado estis financita de la Pola Scienca Fondaĵo.
La eksperimento, kiu rolis kompleksaj nombroj en kvantuma mekaniko kontrolita, povas esti reprezentita en la formo de ludo inter Alice kaj Bob kun la partopreno de la ludestro. Uzante aparaton kun laseroj kaj kristaloj, la ludmajstro ligas du fotonojn en unu el du Kvantaj statojkies distingo nepre postulas la uzon de kompleksaj nombroj. Li tiam sendas Photon al Alico kaj la alia al Bob. Ili ĉiu mezuras sian fotonon kaj tiam komunikas kun la alia por determini la ekzistantajn korelaciojn.
Supozu, ke la mezuroj de Alice kaj Bob povas nur preni la valorojn 0 aŭ 1. Alico vidas sensencan sinsekvon de nuloj kaj unuj, kiel Bob. Tamen, kiam ili komunikas, ili povas fari ligojn inter la respondaj mezuroj. Se la ludmajstro sendis al vi rilatan staton, se unu vidas la rezulton 0, ankaŭ la alia. Se vi havas unu kontraŭkorelacia stato ricevita, Alico mezuras 0, por Bob ĝi estos 1. Kun reciproka konsento, Alice kaj Bob povus distingi niajn ŝtatojn, sed nur se iliajn Kvantuma naturo estas esence kompleksa, diras D-ro. Streltsov.
Por la teoria priskribo oni uzis aliron nomatan Teorio de kvanta rimedo estas konata. La eksperimento mem kun loka diferenciĝo de implikita Du-fotonaj statoj estis efektivigita en laboratorio en Hefei uzante liniajn optikajn teknikojn. La kvantumaj statoj preparitaj de la esploristoj montriĝis distingeblaj, kio pruvas, ke kompleksaj nombroj estas integra, nedistingebla parto de kvantuma mekaniko.
La atingo de la pola-ĉina-kanada esplora teamo estas fundamenta, sed tiel profunda, ke ĝi tradukeblas al nova Kvantaj teknologioj povus frapi. Precipe esplorante la rolon de kompleksaj nombroj en la Kvantuma mekaniko povas helpi redukti la fontojn de efikeco Kvantaj komputiloj Por pli bone kompreni kvalite novajn kalkulmaŝinojn, kiuj povas solvi iujn problemojn kun rapidoj neatingeblaj por klasikaj komputiloj, laŭ la anonco.