Kvant fiziklari hayratlanarli kashfiyot: crystalsda ham entanglement bo'lishi mumkin ekan

Sizni o'tirishga chorlayman. Chunki aytmoqchimanki, fiziklar kvant entanglementni — ha, shu masofadan qat'i nazar ikki zarrachani bog'lab turadigan "hayoliy ta'sir"ni — bir tutam tuz kattaligidagi crystals ichida topishdi.

O'zi, kvant mexanikasi haqida o'qiganlarimda shunday o'rgatishgan edi: kvant effektlar faqat kichik miqyosda sodir bo'ladi. Yakkalik atomlar. Mayda zarrachalar. Laboratoriyada maxsus sharoit talab etiladigan narsalar. Ko'z bilan ko'rinadigan, qo'lga olinadigan narsada kvant g'alatiqlari bo'lishi? Bu menga fantastika kabi ko'rinardi.

Lekin, noto'g'ri ekan.

Qurtlari uyasi singari

Vena shahrida joylashgan TU Wien universiteti olimlari crystalsning o'zi ikki holatda bo'lishini isbotlashga urinmadilar. Boshqa savol bilan chiqdilar: crystals ichidagi zarrachalar birgalikda kordinatsiya qilib harakat qila oladimi?

Prof. Silke Bühler-Paschen buni judayam soz izohlaydi. U qurtlari uyasini misol qiladi. Qurtlari uyasini tepganingizda, javob hech bir qurtdan kelmaydi — butun koloniya birgalikda javob beradi. Qurtlar o'zaro bog'liq bo'lib harakat qiladi.

Aynan shuni qidirishdi. Kvant mushuki emas, kvant qurtlari uyasi.

Va mana bu qismi ajabtovur: topishdi!

Entanglementni qanday o'lchash mumkin?

Bu yerda aqlli yondashuv bor. Olimlar kvant Fisher informatsiyasi deb ataladigan narsadan foydalanishdi. Bu atama kvant tizimning o'zgarishlarga sezgirligini o'lchaydi.

Muhim nuqta shu: agar zarrachalar mustaqil harakat qilsa (odamlar omborida singari), tizimning javobi cheklangan. Har bir zarracha o'z hissasini qo'shadi, xolos.

Lekin agar zarrachalar entangled bo'lsa? U holda tizim butunlay boshqacha javob beradi — alohida qismlarni qo'shganingizdagidek emas. Birgalikdagi harakat yig'indidan kattaroq narsa yaratadi.

Orkestraga o'xshating. Bitta skripka chalinganida chiroyli musiqa bo'lishi mumkin. Ammo 50 ta musiqachi birgalikda, to'liq uyg'unlikda chalishi — bu boshqa daraja. Kvant tizimlari ham shunday: entanglement ularga ajoyib natijaga erishishga imkon beradi.

G'alati metall

Bu nazariyani tekshirish uchun olimlar ceriy, palladiy va kremniydan tayyorlangan crystals yasashdi. Bu material g'ali metals deb ataladigan guruhga kiradi — va fiziklar bu materiallarni o'nlab yillardir tushuntira olmayapti.

G'ali metals g'ariq ishlaydi. Ularning elektr xossalari odatiy qoidalarga bo'ysunmaydi. Elektr tokini biz to'liq tushunmaydigan yo'llar bilan o'tkazadi. Yuqori haroratli o'tkazuvchanlik bilan bog'liq — bu esa amaliy qo'llanmalar uchun muhim.

Grenobl shahridagi tadqiqot markazida doktorant Federico Mazza neytronlarni crystalsga yo'naltirdi va qanday javob berganini o'lchadi. Natija? Aniq dalillar — something g'ali bo'layotgan edi.

"Odatdagi materialda neytron o'z energiyasini bitta zarrachaga uzatishi kerak," deydi Mazza. Lekin ma'lumotlar boshqacha narsani ko'rsatdi. Javob naqshida kamida 9 ta kvant-entangled ob'ekt birgalikda harakat qilayotganligi aniqlandi.

To'qqizta zarracha, bir-biri bilan bog'liq holda, klassik fizika qoidalariga bo'ysunmaydigan tarzda harakat qilmoqda.

Nima uchun bu muhim?

"Holy cow, bu ajoyib" omilidan tashqari, bu kashfiyotning haqiqiy ahamiyati bor.

Birinchidan, u ikki dunyoni bog'laydi: kvant axborot fan va qattiq jism fizikasi. Olimlar kvant Fisher informatsiyasi kabi nazariy vositalarni abstrakt kvant hisoblash sohasida ishlab chiqishgan edi — endi ularni haqiqiy materiallarni tushunish uchun qo'llashmoqda.

Lekin meni eng ko'p hayratlantirgan narsa: bu g'ali metalsning nega g'ali ekanligini tushuntirishi mumkin.

So'nggi tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, elektr tok g'ali metals orqali odatdagidan kam shovqin bilan harakat qiladi. Yangi entanglement natijalari bunga izoh beradi: zarrachalar mustaqil harakat qilib tasodifiy tebranishlar yaratish o'rniga, elektronlar kvant entanglement orqali uyg'unlashtirilgan bo'lishi mumkin — bu tabiiy ravishda tebranishlarni kamaytiradi.

Bu odamlar eshikdan bir vaqtda o'tishga harakat qilayotgandagi tartibsizlik bilan raqslar guruhining mukammal uyg'unligi o'rtasidagi farqga o'xshaydi. Biri shovqin va tartibsizlik yaratadi, ikkinchisi esa silliq harakat qiladi.

Kattaroq manzara

Kvant mexanikasi chegaralarini kimdir o'ylaganidan ham uzoqqa surayotgan qiziq davrda yashayapmiz. Bundan ko'p bo'lmaganda, millimetr o'lchamdagi crystalsda kvant effektlar g'ayrioddiy tuyular edi. Endi bu tajriba faktiga aylandi.

Albatta, bu Kristof Shryodinger mushug'ini crystals qutiga solamiz degani emas. Bu yerda aniqlangan kvant harakati jamoaviy va nozik — crystalsning o'zi ikki holatda mavjud emas. Ammo bu kvant entanglement biz o'ylagandan ham keng tarqalganligini va biz hech qachon qidirmagan joylarda yashiringanligini ko'rsatadi.

Va rostini aytganda? Shu science go'zalligidir. Koinot bizni doimo hayratlantiradi, "normal" deb o'ylagan narsalarimiz aslida o'zimiz qo'ygan cheklovlar ekanligini ko'rsatadi.

Keyingi safar crystals ko'rganda — deraza oldidagi kvarts geodes yoki daryozdagi tuz soladigan idish — esda tuting: u kvant sirlarni saqlayotgan bo'lishi mumkin. Minglab zarrachalar to'liq ko'rinmaydigan tarzda birgalikda raqs tushayotgan bo'lishi, insoniyat asrlar davomida tushunishni boshlagan qoidalarga bo'ysunib harakat qilayotgan bo'lishi mumkin.

Buni o'ylab ko'ring-chi?