Екип от учени от Станфордския университет е записал квантови скокове на звука в механичен резонатор в реално време за първи път.
Квантов скок на звука в реално време
Изследователски екип от Станфордския университет, ръководен от физика Амир Сафава-Наейна, е документирал квантови скокове на звука в механичен резонатор за първи път. Въпреки че квантовите преходи в йони и фотони са наблюдавани съответно още през 1986 и 2007 г., улавянето на такива скокове за произвеждащите звук елементарни частици – фонони, остава трудно предизвикателство поради крехкостта на квантовите състояния. Резултатите от научния труд са публикувани в списание Science.
Прочетете също: Това е най-силният звук, записан някога на Земята?
За да постигнат този резултат, учените създали микроскопичен механичен резонатор, който действа като малка камертонна вилка и може да вибрира в продължение на две милисекунди. Чрез интегрирането му със свръхпроводящ кубит, който служи като неразрушителен електрически детектор, изследователите успяли многократно да тестват състоянието на системата и да запишат момента на рязка промяна на енергията от състояние 1 към състояние 0.
Това откритие не само доказва, че вибриращите обекти могат да проявяват квантови свойства, но и има огромни последици за бъдещите технологии. По-конкретно, способността за точно проследяване на квантови скокове ще помогне за решаването на проблема с коригирането на грешки в квантовите изчисления, проправяйки пътя за създаването на ултрачувствителни сензори за биологични изследвания и подобряване на ежедневните устройства, които използват звукови вълни.
Междувременно друго проучването показа, че някои квантови теории допускат малка неопределеност във самото време. Тази неопределеност би могла да ограничи точността на всеки часовник, но настоящите технологии все още не са способни да я уловят. Изданието ScienceDaily пише за това.
Международен екип от физици изследва два така наречени модела на квантов колапс. Те предполагат, че квантово състояние може да премине към специфичен резултат самостоятелно, без измерване или наблюдател. За разлика от различните интерпретации на квантовата механика, тези модели предсказват физически ефекти, които по принцип могат да бъдат проверени експериментално.
Изследователите са разгледали модела на Диози-Пенроуз, който свързва колапса на квантовите състояния с гравитацията, както и модела на непрекъсната спонтанна локализация (CSL). За CSL те са установили първата количествена връзка с гравитационните флуктуации в пространство-времето.
Изчисленията показват, че ако тези модели точно описват природата, тогава времето може да притежава своя собствена, изключително малка неопределеност. С други думи, има ограничение на точността, с която времето може да бъде измерено.
На практика това не променя нищо. Предсказаният ефект е толкова малък, че дори най-точните съвременни атомни часовници не могат да го засекат. Според авторите, той няма ефект върху съвременните технологии за измерване на времето.
Този резултат е важен предимно за фундаменталната физика. В стандартната квантова механика времето се третира като външен параметър, докато общата теория на относителността описва времето и пространството като единна гъвкава структура – пространство-време, която се променя под влиянието на маса и енергия.
Разликата между тези два подхода е един от основните проблеми в съвременната физика. Учените търсят теория, която може да съгласува квантовата механика с гравитацията.
