Найден простой способ отделения истинно квантовых систем от классических

06.12.2015

Ученые из Института им. Нильса Бора (Дания) придумали, как можно относительно легко проиллюстрировать фундаментальное …Поиском надежных способов определения квантовой природы того или иного объекта наука занялась сразу после появления квантовой механики. Хотя с этого момента прошло уже около ста лет, менее актуальной тема не стала: физики начали экспериментировать с макроскопическими системами, намного превосходящими по размерам все то, с чем они работали ранее, и обнаружили, что квантовые эффекты могут проявляться и в таких масштабах. Недавно КЛ рассказывала о подобных опытах с относительно крупными механическими осцилляторами.

Иногда заявления о регистрации квантовых явлений подкрепляются лишь тем, что результаты эксперимента хорошо соответствуют квантовомеханической модели. Такие сообщения не считаются абсолютно достоверными, поскольку говорить о квантовом поведении системы можно только в тех случаях, когда возможность ее точного классического описания полностью исключена. Ошибиться здесь не так уж сложно: опубликованные в 2006 году данные экспериментов с парой сверхпроводящих кубитов, содержавшие, по мнению авторов, явные признаки квантовой запутанности, уже в 2010-м были воспроизведены с помощью обычной классической модели.

Примером основательного подхода к установлению квантовой природы называют неравенства Белла, основанные не на сложных физических теориях, а на самых общих представлениях о локальном реализме. К сожалению, этих неравенства формулируются для пар частиц, и использовать их для проверки какой-либо одиночной системы просто невозможно.

Датчане, напротив, сформулировали критерий, который позволяет тестировать отдельные объекты и основывается на одном из ключевых различий между классическим и квантовым описаниями систем с одной степенью свободы. Суть различия состоит в том, что классическую систему всегда можно охарактеризовать совместным распределением вероятностей для координат и импульса (сопоставить ей конкретную точку в фазовом пространстве), а сделать это в случае квантовой системы не дает принцип неопределенности Гейзенберга. Вероятность обнаружить частицу в неком малом объеме фазового пространства в классическом варианте задается функцией, которая, по понятным причинам, не может принимать отрицательные значения, тогда как ее квантовый аналог функция Вигнера лишен подобных ограничений.

Таким образом, отрицательность функции Вигнера свидетельствует о том, что классическое описание исследуемой системе не подходит. Совсем недавно двое ученых из Польши и Германии теоретически показали, как можно обнаружить эту отрицательность, а авторы преобразовали расчеты своих коллег в удобную экспериментальную методику. Испытав новый метод при измерении однофотонных состояний, физики подтвердили его действенность.

Источник: Компьюлента

Комментариев нет

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Confirm that you are not a bot - select a man with raised hand: