Naukowcy przybliżają mechanikę kwantową do życia codziennego :: Artykuły / Polski Serwis Naukowy

Polecamy również:

Naukowcy unijni osiągnęli nowy stan w fizyce kwantowej

Niemieckie badania zbliżają nas o krok do informatyki kwantowej

Polscy fizycy: niedoskonałość splątania cząstek nie przeszkodzi kryptografii kwantowej

Naukowcy wspinają się po kwantowej drabinie

Naukowcy dowodzą bezpieczeństwa kryptologii kwantowej

Schładzanie laserowe membran półprzewodnikowych otwiera drogę do informatyki kwantowej

Międzynarodowy zespół fizyków przedstawił w czasopiśmie Nature Communications dowód na to, że duże molekuły organiczne mają charakter fali kwantowej. Odkrycia mogą stanowić krok naprzód w kierunku redukcji interferencji kwantowej na skalę większą niż udawało się to osiągnąć dotychczas.

Interferencja kwantowa, sprawiająca że pojedyncze cząstki w formie fali przecinają własną trajektorię i interferują z kierunkiem, w którym się poruszają, jest jedną z najbardziej problematycznych koncepcji teorii kwantowej. Pogłębienie wiedzy na temat takich cząstek jest cenne dla informatyki kwantowej, która znajduje zastosowanie w komputerach kwantowych.

Podobnie jak światło, materia w odpowiednich okolicznościach wykazuje cechy zarówno fali, jak i cząstek. Jednakże duże obiekty cechują się bardzo niewielkimi długościami fal - na tyle niewielkimi, że raczej bezcelowe jest myślenie o nich w kategorii fal. Niemniej w przypadku innych obiektów, długość fali może być obserwowalna i znacząca, jak wykazały eksperymenty z podwójną szczeliną i wykorzystaniem elektronów.

Markus Arndt z Uniwersytetu Wiedeńskiego w Austrii wraz z kolegami obserwował fale kwantowe w syntetycznych molekułach organicznych złożonych z 430 atomów. Naukowcy wykazali, że w dużych kompleksach molekularnych o ponad 1.000 wewnętrznych stopniach swobody, może zostać osiągnięta koherencja kwantowa, umożliwiająca interferencję stacjonarną.

Takie molekuły organiczne są porównywalne pod względem rozmiaru i złożoności do molekuł insuliny i wykazują wiele cech obiektów klasycznych. Mimo to w eksperymencie, który był uproszczoną wersją koncepcji kota Shrödingera, mogły one istnieć nie tyle jako obiekty, co raczej jako mgławice możliwości bycia tu i tam, i wszędzie w tym samym czasie.

Kiedy naukowcy przyjrzeli się im, możliwości zostały ograniczone do zdefiniowanych pozycji. Podobnie jak kot Shrödingera umieszczony w zamkniętej skrzynce nie jest ani żywy, ani martwy, lecz jest raczej upiorną mieszaniną dwóch możliwości i nie wiadomo, która z nich jest prawdziwa bez sprawdzenia.

Znaczenie dualizmu cząstki falowej oznacza, że całość zachowania materii można wyjaśnić na podstawie równania różniczkowego, które przedstawia funkcję falową - równania Shrödingera. Możliwość opisu rzeczywistości w formie fal stanowi trzon mechaniki kwantowej.

Podczas gdy matematyka, choć skomplikowana, przynosi dokładne przewidywania, fizyczne znaczenie tych równań jest znacznie trudniej pojąć. Próba wyjaśnienia, co "tak naprawdę oznacza" dualizm cząstki falowej nadal stanowi kluczowy punkt debaty w fizyce kwantowej. Pozostaje do tego jeszcze następujące pytanie: jak daleko możemy to posunąć?

W podsumowaniu artykułu czytamy, że odkrycia "otwierają nowe perspektywy przed eksperymentami kwantowymi z nanocząstkami o klasie złożoności porównywalnej do małych białek oraz pokazują, że wykonalne jest stworzenie i utrzymanie wysokiej koherencji kwantowej w [złożonych] układach cieplnych".

Za: CORDIS

komentuj publikację

Czy wiesz że...?

wersja BETA

Kwantowa mechanika statystyczna interpretacja mechaniki kwantowej, w której przyjmuje się, że wszystkie przewidywania mechaniki kwantowej odnoszą się nie do pojedynczego obiektu, a do zespołu obiektów kwantowych. pełny tekst

Kropka kwantowa niewielki obszar przestrzeni ograniczony w trzech wymiarach barierami potencjału, nazywany tak, gdy wewnątrz zapułapkowana jest cząstka o długości fali porównywalnej z rozmiarami kropki. Oznacza to, że opis zachowania cząstki musi być przeprowadzony z użyciem mechaniki kwantowej. pełny tekst

Macierz S (macierz rozpraszania, od ang. scattering matrix) jest centralnym elementem w mechanice kwantowej w obrazie oddziaływań (będącym obok obrazu Heisenberga i obrazu Schroedingera trzecim obrazem mechaniki kwantowej) bardzo istotnym dla optyki kwantowej. Opisuje ona w jaki sposób zachodzi rozpraszanie cząstek: podstawiając funkcje falowe cząstek rozpraszanych otrzymujemy funkcje falowe cząstek rozproszonych: pełny tekst

Kwantowanie, kwantyzacja konstrukcja pozwalająca na przejście z klasycznej teorii pola do kwantowej teorii pola. Kwantowanie jest uogólnieniem konstrukcji stosowanej przy przejściu z mechaniki klasycznej do mechaniki kwantowej. pełny tekst

Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń. Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".