Shom qora mushuk va kvant fizikasining yangi davri

Sizga rostini aytaman — Shom qora mushuk haqida birinchi marta eshitganimda o'n besh yoshda edim va bu g'oyalar menga juda g'alati tuyulgan edi. Qutida tirik ham, o'lik ham bo'lgan mushuk? Buni tinglab, "Fizika emas, odamlarni chalg'itish", degandim o'sha paytda.

Lekin yana bir tomondan qarasak — fiziklar bu g'oyani shunchaki qiziqish uchun o'ylab topishmagan. Ular kvant mexanikasidagi eng murakkab tushunchalardan birini — juda kichik zarrachalar bir vaqtning o'zida bir necha holatda bo'lishi mumkinligini — odamlarga tushuntirishga harakat qilishgan.

Klassik tajriba

Bir oz eski holatni esga olsak. Avstriyalik fizik Ervin Shom qora mushuk haqida shunday o'ylab topdi: muzlatilgan qutiga bir dona radioaktiv atom, Geiger hisoblagichi va zah qo'ying. Agar atom parchalansa, hisoblagich buni sezadi va zah chiqaradi — natijada mushukning holati yomon bo'ladi. Agar atom parchalanmasa, mushuk sog'lom qoladi.

Kvant sir-shavqati shundaki — qutini ochgunga qadar siz qaysi holat ro'y berganini bilmaysiz. Shuning uchun bizning nuqtai nazarimizdan, mushuk ikkala holatda bir vaqtning o'zida mavjud — ham tirik, ham o'lik. Faqat qutini ochganda "haqiqat" qaysi voqea sodir bo'lganini tanlaydi.

Bu hech qachon haqiqiy tajriba bo'lishi maqsad qilinmagan edi. Shom qora mushuk o'zi ham kvant mexanikasining qanchalik g'alati bo'lishini ko'rsatish uchun bu misoldan foydalangan. Hech kim haqiqatan ham mushuklarni qutilarga qamoq qilishni rejalashtirmagan.

Endi esa boshqa tomoniga o'tamiz

Fiziklar yillar davomida shunday superpozitsiyalar ikkita qarama-qarshi holatdan iborat bo'lishi shart emasligini taxmin qilishgan. Lekin laboratoriyada bunday murakkab holatlarni yaratish juda qiyin edi.

To'g'ri, yaqinda Oksford universitetidan olimlar guruhi katta yangilik bilan chiqdi. Ular "ekzotik" kvant superpozitsiyalarini yaratishga muvaffaq bo'lishdi — bu odatiy "ikkitaga bo'lish" formulasidan katta farq qiladi.

Ular buni qanday qilishdi? Bir dona stronsiy-88 ionini tutib, juda nozik manipulyatsiya o'tkazishdi. Ionning ichki kvant holatini — spin deb ataladigan kichkina magnit xususiyatini — va harakatini boshqarishdi.

Buni shunday tasavvur qiling: ilgari faqat ikkita qarama-qarshi holatni superpozitsiyaga qo'shish mumkin edi — elektr tizimi kabi, yoki yoqilgan, yoki o'chiq. Oksford jamoasi esa buning o'rniga bir necha rejimni bir vaqtning o'zida boshqarishga erishdi — yoqilgan, o'chiq, yarim yoqilgan, muayyan tartibda milkshayotgan va boshqa bir necha konfiguratsiya birga.

Loyiha rahbari Sebastyan Saner bunday dedi: endi ular kvant superpozitsiyalarini "deyarli ixtiyoriy shaklga" keltirish mumkin. Har qanday shakl. Bu kichik da'vo emas.

Nimaga kerak?

Sizning fikringizni bilaman — bu fizika ixlosmandlari uchun qiziqarli, lekin oddiy odamlar uchun nima ahamiyatli?

Javob shuki: hozirda kvant kompyuterlarini yaratish ustida ish olib borilmoqda. Bu texnologiya yangi dorilar yaratishdan tortib iqlim o'zgarishini modellashtirishgacha, hatto shifrlarni buzishgacha — hamma narsani inqilob qilishi mumkin.

Lekin muammo bor: kvant kompyuterlari juda nozik va xatolarga moyil. Hozirgi kvant kompyuterlar "ikki darajali" kubitlarga asoslangan — yani o'chiq yoki yoqilgan rejimga o'xshaydi. Agar murakkabroq kvant holatlari bilan ishlash mumkin bo'lsa, o'z xatolarini tuzatadigan bardayroq tizimlar yaratish mumkin.

Sanerning aytishicha, "Kvant tizimi bir vaqtning o'zida ikki joyda bo'lishi to'g'risidagi o'quv kitobi tasviri — bu faqat boshlanishi. Mumkin bo'lgan kvant holatlarining hududi ancha keng va biz hali buni tajribada qanday olishni o'rganmoqdamiz."

Kattaroq manzara

Lekin menga bu hikoyada eng qiziqarli jihati — Feynmanning "kvant mexanikasini hech kim tushunmaydi" degan so'zlari 1964-yilda aytilgan. Deyarli oltmish yil o'tdi, va biz hali ham yangi narsalarni kashf etmoqdamiz. Haqiqatning chegaralarini surmoqdamiz.

Va rostini aytganda, bu menga umidli tuyuladi. Hali bilmaydigan ko'p narsalar bor. Ko'p narsalarni o'rganish kerak. Koinot biz kundalik hayotda tasavvur qilganimizdan ham g'alatiroq va moslashuvchanroq, va vaqti-vaqti bilan bu quvurqandagi chuqurlik qanday ekanini ko'rish imkoniyatiga ega bo'lamiz.

Shunday qilib, agar kimdir oshxona stolida Shom qora mushukni esatsa, unga shunday ayting: "Bu o'tgan asrning g'oyasi. Endi tirik yoki o'lik holatdan ham o'tdik. Kvant fizikasi boshqa yo'nalishga o'tdi."

Suhbatdoshingiz taassurot qoladi yoki bezovta bo'ladi. Ikkala holatda ham siz to'g'ri bo'lasiz.