Новый квантовый парадокс, в котором замешаны голуби

Новий квантовий парадокс, в якому замішані голуби

Национальная академия наук (PNAS) представила новое исследование, которое назвали «принципом квантовых голубей и ящиков». Ранее этот принцип был широко известен в традиционной науке как «принцип голубей и ящиков» (в английском языке), или как принцип Дирихле.

Об этом сообщает PNAS.

Согласно принципу, если вы поместите трех голубей в две ячейки, то как минимум два голуби должны оказаться в одной ячейке. Это очевидный и фундаментальный принцип природы – основы комбинаторики. Исследование, проведенное членами Института квантовых исследований (IQS) при Университете Чепмена, нарушает этот принцип. Оно демонстрирует, что можно поместить сколь угодно большое число частиц в две коробки, при этом две части никак не будут в одной коробке.

«Это открытие указывает на очень интересную структуру квантовой механики, которая ранее была незамеченной, – говорит Якир Ааронов, доктор науки и содиректор IQS. – Оно заставляет нас пересмотреть все базовые понятия природы».

В работе под названием «Квантовое нарушение принципа голубей и ящиков, и природы квантовых корреляций» обсуждается несколько возможных экспериментов, которые исследуют возможности природы взаимодействия частиц. Работа также вводит множество дополнительных новых данных, которые обнаружили ученые, которые исследуют связанные квантовые эффекты. В документе также ставятся под сомнение некоторые фундаментальные понятия, включая отделимости и корреляции.

«Пока что рано говорить обо всех последствиях этого исследования, – говорит Джефф Толлаксен, доктор наук, соавтор работы в PNAS и содиректор IQS. – Но мы чувствуем, что они должны быть ощутимы, ведь мы имеем дело с фундаментальными принципами».

Какие могут быть последствия? Например: законы квантового мира предполагают, что вещи могут быть в разных местах одновременно. Таким образом, одна частица может быть в обеих коробках одновременно, но только когда вы на нее не «смотреть». Как только вы посмотрите и станете наблюдателем частицы, она будет вынуждена оказаться в другой коробке.

Ааронов и его команда двадцать лет работали над новыми типами мягких «слабых измерений», которые могли бы увидеть эти связи, – «как будто вы мягко касаетесь пальцем, а не бьете по ящику молотком, заставляя каждого голубя оказываться в своем ящике», говорит Толлаксен.

Все эти странные принципы очень сильно влияют на наше понимание, пожалуй, наиболее экзотического аспекта природы: нелокальности – теории о том, что частицы, разделенные огромными расстояниями, даже на противоположных концах Вселенной, связаны и могут влиять на поведение друг друга. «Нелокальная считается наиболее невероятным открытием науки и является ресурсом для будущих технологий», говорит Толлаксен.