Õnnelik Tegevus On Tõeline: Uudsetest Testidest Kinnitatud Ebavõrdne Kvantehnoloogia

{h1}

Teadlased sulguvad kaugelt - mõista, et sattunud osakesed võivad koheselt suhelda.

Vabandust, et murda see teile, Einstein, aga tundub, et universum on üks suur täringumäng.

Kaks hiljutist uuringut on kinnitanud, et "õudne tegevus kauguses", mis nii ärritas Albert Einsteinit - mõte, et kaks pikka vahemaaga eraldatud kaheosalist osakesi võivad üksteisega koheselt mõjutada, on osutunud toimivaks mitmesuguste eksperimentaalsete seadistuste uimastamisel.

Ühe katsega suleti kaks kolmest lünkest vahepeal õudsete toimingute tõestuseks. Veel üks leiti, et kvantne haardumine toimib üllatavalt suures kauguses. Ja tulevased katsed on keskendunud viimase võimaliku lünga võimalikult väikeseks muutmisele. [8 kuidas sa näevad Einsteini relatiivsusteooria reaalses elus]

Üldiselt on uute katsete seeria lihtsalt kinnitus selle kohta, mida füüsikud juba kaua kahtlustasid.

"Kvantmehaanika all ei ole varjatud, põhjalikumat teooriat," ütles Ronald Hanson, Hollandi Delft'i ülikooli füüsik ja üks uutest eksperimentidest juhtiv uurija.

Kuid kuigi uued katsed ei murra uut teoreetilist alust, võivad nad sillutada teed kvantarvutusele ja täiesti turvalistele kommunikatsioonitehnoloogiatele, ütles Hanson.

Kokkutõmbunud osakesed

1920.-1930. Aastatel hakkasid kehavähki uurivad füüsikud hakkama oma pead peksma. Nad leidsid, et Schrödingeri lainete võrrand, põhiline kvantmehaanika võrrand, ei suutnud kirjeldada üksikute osakeste rühma, mis on dubleeritud paardunud osakesi, individuaalset seisundit või positsiooni, kuni iga üksik osakese mõõdeti. Kui igat osakest mõõdeti, lainefunktsioon "kokku langeb" ja osakese omandab kindla oleku.

1935. aastal kirjutas Einstein ja tema kolleegid Boris Podolsky ja Nathan Rosen lõpmatu eksperimentaalse eksperimendi, mida nimetatakse EPR paradoksiks (pärast nende perekonnanimede initsiaale), et näidata mõningaid lainete võrrandi absurdseid tagajärgi. Kvantmehaanika reeglite kohaselt liiguvad sidumatud osakesed oma võimalike olekute ületamiseks. Kuid veelgi hullem oli lainevõrrand, mis tähendas, et kui mõni mõõdeti, võisid kaks seostunud osakesed mingil moel suhelda kiiremini kiiremini kui valguse kiirust, et oma riike siduda. Einstein ja tema kolleegid väidavad selle asemel, et selle "õudne tegevus kaugemal," väitis, et mõni varjatud muutuja peab mõnevõrra mõjutama mõlema osakese seisundit. [Keerutatud füüsika: 7 teadvuspõhjused]

Ebavõrdsus ja lünk

Aastakümneid olid füüsikud jäigad, kindel, kas Einsteini varjatud muutuja või Schrödingeri lainete võrrandi selge tõlgendus oli õige. Siis tegi füüsik John Stewart Bell 1960. aastatel selge katse, mida nimetatakse Belli ebavõrdsuseks, et katsetada õudset tegevust vahemaa tagant. Kui vaenulik teguviis oli tõeline, tegi Bell ettepaneku, siis seostatud osakesed, mida mõõdeti kaugemal, oleksid korreleerunud olekutega rohkem kui teatud ajaprotsendist. Ja kui mõni varjatud muutuja mõjutaks neid näiliselt paardunud osakesi, siis oleksid kokkuosutatud osakesed korreleerunud olekud vähem kui selle aja murdosa.

Sellest alates on sadu Bell eksperimente teinud, et füüsikud on leidnud, et sidusad osakesed tunduvad omavahel korreleerunud olekuid kiiremini kui valguse kiirustel.

Kuid kõigil nendel testidel on olnud vähemalt mõni hoiatus või lüngad. Üks on see, et detektorid, mida kasutatakse mõõdetud osakesi, näiteks fotoneid mõõdavad sageli paljudest osakeste duosidest. Seetõttu eksperimendid analüüsisid statistikat ainult väikesel hulgal footonitest, suurendades võimalust, et avastamata footonid võivad pilti muuta, ütles Hanson.

Teine lünk on idee, et võib-olla võivad kaks kinni jäänud osakesed suhelda oma seisundiga, enne kui need tuvastatakse. Kolmas lünk on idee, et siduvas olukorras olev juhuslik valik ei ole üldse juhuslik, kuid kuidagi nihke, mida inimesed ei tajuta.

Lünkade sulgemine

Nüüd hakkavad teadlased neid lünki sulgema.

Näiteks Viini Ülikoolis füsiist Anton Zeilinger ja tema kolleegid näitasid, et omavahel 89-miili (143-kilomeetrist) vahelised omavahel seotud osakesed teostavad endiselt kvantmehhaanikat, et nad ennustavad. Testimine, mida on kirjeldatud 5. novembril National Journal of Proceedings of National Academy of Sciences väljaandes avaldatud paberil, tugineb Hispaanias Kanaari saartele aset leidnud tohutule detektorile. (Mõned väidavad, et selle eksperimendi tegelikud fotonnid on vaid lühikesel vahele jäänud ja eksperiment on kaugeleulatuva kvanteeritud teleportation, mitte takerdamine, Hanson ütles.)

Ja just paar nädalat enne seda avaldas Hanson ja tema kolleegid 23. oktoobril ajakirjas Nature (ja algselt avatud juurdepääsu, e-ajakirja ajakirjas arXiv) avaldatud paberil, et Belli ebavõrdsus kehtib ka kahe esimese kahe lüngaga.

Lünkade sulgemiseks kasutas Hanson ja tema meeskond uut materjali: teemantide lämmastikuvabade defektidega või ava maatriksiga ava, kus peaks olema aatom. See auk püüab ekstra elektronid, mis muutuvad osadeks, mis tuleb kokku puutuda. Nii kasutas meeskond kahte erinevat teemanti kristalli, mis eraldati ülikoolilinnakust peaaegu 1 miili (1,6 km) võrra.

Elektronide hõivamiseks kutsus meeskond ülikoolilinnaku mõlemal küljel olevaid elektrone nii, et spin - elektroni väike baar-magnetiline orientatsioon - oleks kas "üles" või "alla". Seejärel eraldas iga põneva elektroni välja footon ja mõlemad need footonid sõidutasid kiirguriga umbes keskel ja jõudis täpselt samal ajal. Kiirgeneraatoril on võrdsed võimalused kas mõlema fookuse peegeldamiseks või edastamiseks, muutes sisuliselt võimatuks öelda, millise kampunipuu poolega footonid tulid. Kui kiirgusjaoturis tuvastati footone, mõõdeti meeskond ülikoolilaud mõlemal küljel asuvaid elektrone, et näha, kas nende keerutused on korreleerunud. Muidugi leidis meeskond, et elektronide korrelatsioon on piisavalt suur, et tugevdada kaugeleulatuva õrna tegevuse mõtet.

Uus tulemus sulgeb mõlemad lüngad, sest elektronide esialgse pöörlemisoleku tuvastamine tuvastatakse 100 protsenti ajast - nad kogu aja jooksul istuvad teemandis, Hanson ütles. Lisaks on need kaks teemantid piisavalt kaugel, et kahe elektroni jaoks pole võimalust mõõta mõõtmiseks vajalikku aega suhelda, lisas ta.

Lõpetamata äri

Hansoni uued tulemused kajastavad kahte esimest lünka, ütles Massachusettsi tehnoloogiainstituut Cambridge'is füüsik David Kaiser, kes ei osalenud kummaski kahest uuest katsest.

Siiski on veel üks lünk vasakule, ütles ta.

Kaiser ütles, et igaüks kasutab osakeste oleku otsimiseks mingisugust juhusliku arvu generaatorit. Aga mis siis, kui juhuslikud numbrid ei oleks tõeliselt juhuslikud?

Kolmas lünk küsib: "Kas kogu selle eksperimendi minevikus toimunud protsess tõi esile või eelarvamusi või mingil moel küsimuste komplekti, mis küsitakse?" Kaiser ütles WordsSideKick.com'ile.

Nii et Kaiser ja Zeilinger kavandavad testi, mis nende sõnul väheneks selle kolmanda lünga oluliselt. Meeskond tuletab oma juhuslikud numbrid helendavatest piirkondadest galaktikakeskuste lähedal, mida nimetatakse kvaasariteks ja on nii kaugel, et nende valgustumine on Maalt jõudmiseks jõudnud 11 miljardist 12 miljardit aastat. Kuigi see ei lünk täielikult kõrvaldada - lõppude lõpuks võisid juhuslikud numbrid olla universumi põlema sündinud - see läheb see üsna lähedale, ütles Kaiser. [Higgsist kaugemale: 5 osakest, mis võivad universumis lüüa]

Kuid mitte kõik arvavad, et seadistus läheneb kolmanda lünga sulgemisele lähemale.

"Ükskõik, millist seadistust teete, ei saa te lihtsalt tõestada, et mõned signaalid ei olnud eelnevalt kindlaks määratud enne, kui nägite neid," ütles Hanson. "Kõige sügaval põhitasemel ei saa seda lünki suletud."

Hanson lisas, et tähevalguse meetod eeldab kvaasaritest tulevat valgust, et mõni varjatud muutuja pole pika reisi Maa peal muutnud. Kuigi see näib olevat pikk löök, tundub võrdselt paranoiline arvata, et teise tüüpi juhusliku numbri genereerija on kuidagi rämpspost, lisas ta.

(10. novembril andis Boulderi riikliku standardite ja tehnoloogia instituudi teadur avaldas preprintid ajakirjas arXiv paberi, väites, et nad on näidanud, et kõik kolm lünki on suletud, kuid see paber ei ole veel hõlmatud Hanson on öelnud, et see on teaduslike väidete kontrollimise standardprotsess ja ta kasutab tegelikult sarnast lähenemisviisi ja sarnaseid juhuslike arvude generaatorite funktsioone Hanson eksperimentides kasutatud viisil, nii et see ei lähe veel kaugemale selle kolmanda lünga kõrvaldamisest.

Pikaajalised rakendused

Praegusel hetkel on õiglane küsida: miks kulutada kõik need ressursid, katsetades eeldust, mida peaaegu kõik füüsikud usuvad, on tõsi?

Hanson, Kaiser, Zeilinger ja teised ei oota, et nende lünkvabasid katsed muudaksid kehavälise füüsika põhitõdesid. Pigem võivad pikaajalised rakendused olla arvutite tulevikuga rohkem seotud. Kvant-krüpteerimine, mis sai ühel päeval täiesti turvaliseks krüpteerimismeetodiks, tugineb kvantmehhaanikkonna mõistmisele, nagu teadlased täna seda teavad.

Hanson ütles, et ka pikkade pikkuste ületamine osakestega võib kokku puutuda.

"Paljud inimesed ütlesid, et see on selle väga pikka ajaloo lõpp, aga ma olen uue väljaku alguses rohkem põnevil," ütles Hanson.

Jälgi Tia Ghose'i Twitterja Google+. Jälgi WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+. Originaal artikkel on WordsSideKick.com.


Video Täiendada: .




ET.WordsSideKick.com
Kõik Õigused Reserveeritud!
Mistahes Materjalide Reprodutseerimine Lubatud Ainult Prostanovkoy Aktiivne Link Saidile ET.WordsSideKick.com

© 2005–2019 ET.WordsSideKick.com