Квантовая физика

Квантовая физика — часть физики, изучающая поведение субатомных частиц на мельчайших расстояниях, где проявляются загадочные квантовые эффекты и перестает работать общая теория относительности. Квантовая физика, несмотря на свою сложность и порой нелогичность, все же считается самым точным и проверенным звеном науки. Множество предсказанных квантовой механикой явлений были обнаружены экспериментально и взяты на вооружение: квантовое туннелирование, квантовая запутанность, принцип неопределенности и многое другое. Как сказал однажды Роберт Фейнман, «квантовую физику не понял никто». Никто не понял, но все используют.

Австралийские ученые воссоздали на квантовом холсте миниатюрную копию «Моны Лизы»

Ученые из Квинслендского университета воспроизвели «Мону Лизу», «Звездную ночь» Ван Гога, а также десяток на квантовом холсте, шириной не больше человеческого волоса. Изображения проецировались и фотографировались на капле газообразного квантового вещества, известного как конденсат Бозе-Эйнштейна, сообщается в пресс-релизе Квинслендского университета. По словам доктора Тайлера Нили из Центра передовых технологий ARC для инженерных квантовых систем из UQ, изначально «квантовые реплики» были интересным побочным проектом наряду с более серьезными исследованиями.

Читать далее

Российские ученые смогли повернуть время вспять

Ученые из Московского физико-технического института, вместе с коллегами из США и Швейцарии провели эксперименты, в которых успешно заставили квантовый компьютер вернуться в состояние прошлого. Краткие выводы исследования, в которых описывается возможность проявления этого эффекта, сообщает пресс-релиз, опубликованный на сайте Phys.org. Подробности исследования международной команды физиков представлены в журнале Scientific Reports.

Читать далее

Квантовый эксперимент показал, что объективной реальности не существует

13.03.2019, Илья Хель31

Еще в 1961 году физик и нобелевский лауреат Юджин Вигнер изложил мысленный эксперимент, который продемонстрировал один из наименее известных парадоксов квантовой механики. Эксперимент показывает, как странная природа вселенной позволяет двум наблюдателям — скажем, Вигнеру и другу Вигнера — испытывать различные реальности. С тех пор физики используют мысленный эксперимент «друга Вигнера» для исследования природы измерений и споров о том, существуют ли объективные факты.

Читать далее

Квантовые компьютеры. Почему их еще нет, хотя они уже есть?

09.03.2019, Илья Хель92

Пятьдесят лет назад смартфоны показались бы совершенно волшебными компьютерами. Точно так же, как классические компьютеры были почти невообразимы для предыдущих поколений, сегодня мы сталкиваемся с рождением совершенно нового типа вычислений: чего-то настолько мистического, что его можно назвать волшебным. Это квантовые компьютеры. Если слово «квантовый»  вам незнакомо, вы не одиноки. Этот очень холодный, маленький, чувствительный и очень странный мир может показаться сомнительной системой, на которой предлагается построить коммерческую вычислительную машину, но это именно то, над чем работают IBM, Google, Rigetti Computing и другие компании.

Читать далее

Ответы на величайшие задачи науки: насколько далеко мы зашли?

21.02.2019, Илья Хель21

О природе самой Вселенной многое неизвестно. Именно любопытство, присущее людям, ведущее к поиску ответов на эти вопросы, и движет науку вперед. Мы уже накопили невероятное количество знаний, и успехи двух наших ведущих теорий — квантовой теории поля, описывающей Стандартную модель, и общей теории относительности, описывающей гравитацию — демонстрируют, насколько далеко мы продвинулись в понимании самой реальности.

Читать далее

Насколько сложно покорить квантовую природу вещества?

14.06.2018, Илья Хель10

Мэтт Трушейм включает рубильник в темной лаборатории, и мощный зеленый лазер подсвечивает крошечный алмаз, удерживаемый на месте под объективом микроскопа. На экране компьютера появляется изображение, диффузное газовое облако, усеянное яркими зелеными точками. Эти светящиеся точки — крошечные дефекты внутри алмаза, в которых два атома углерода заменены одним атомом олова. Свет лазера, проходя через них, переходит из одного оттенка зеленого в другой.

Читать далее

Насколько мы близки к созданию квантового компьютера?

04.06.2018, Илья Хель20

Гонка в самом разгаре. Ведущие компании мира пытаются создать первый квантовый компьютер, в основе которого лежит технология, давно обещающая ученым помочь в разработке дивных новых материалов, идеальном шифровании данных и точном прогнозировании изменений климата Земли. Такая машина наверняка появится не раньше чем через десять лет, но это не останавливает IBM, Microsoft, Google, Intel и других. Они буквально поштучно выкладывают квантовые биты – или кубиты – на процессорном чипе. Но путь к квантовым вычислениям включает много больше, чем манипуляции с субатомными частицами.

Читать далее

Ученые создали конденсатор потока. Но для путешествий во времени его использовать не получится

Одна из самых знаменитых кинокартин о путешествиях во времени «Назад в будущее» не в последнюю очередь запомнилась благодаря чертовски стильному автомобилю марки DeLorean. Основной деталью, благодаря которой было возможно совершать временные скачки, был конденсатор потока (Flux Capacitor). И он так и оставался бы лишь фантазией сценаристов Боба Гейла и Роберта Земекиса, если бы группа ученых из Австрии и Швейцарии не создала самый настоящий конденсатор потока, применение которого для перемещений во времени пока под вопросом, но зато он полезен для кое-чего другого.

Читать далее

На МКС создадут самое холодное место во Вселенной

С помощью ракеты-носителя «Антарес» компании Orbital ATK аэрокосмическое агентство NASA отправило к Международной космической станции оборудование для проведения эксперимента по экстремальному охлаждению материи. Проект Cold Atom Laboratory («Лаборатория холодного атома», CAL) предназначен для достижения температуры, которая в 10 миллиардов раз ниже температуры вакуума. Это необходимо для получения конденсата Бозе — Эйнштейна — группы из большого числа атомов, которые проявляют квантовые свойства на макроскопическом уровне.

Читать далее

Ученые обещают прототип квантовой батареи через три года

Итальянские физики предложили новую концепцию квантовой батареи на запутанных кубитах, которую можно реализовать на базе существующих технологий. Они надеются создать экспериментальный образец с пятью кубитами в течение трех лет. Статья с результатами опубликована в журнале Physical Review Letters.

Читать далее

Как это работает? | Квантовый компьютер

30.11.2017, Hi-News.ru27


Квантовый компьютер — это вычислительное устройство, которое использует явления квантовой механики для передачи и обработки данных. Идея квантовых вычислений была независимо предложена Юрием Маниным и Ричардом Фейнманом в начале 80-х годов прошлого века. С тех пор была проделана колоссальная работа по созданию квантового компьютера. Однако полноценный универсальный квантовый компьютер все еще является гипотетическим устройством, возможность разработки которого связана с серьёзным развитием квантовой теории. К настоящему моменту были созданы единичные экспериментальные системы с алгоритмом небольшой сложности. Как же работает квантовый компьютер — об этом в сегодняшнем выпуске!

Читать далее

Гравитацию могут создавать странные вспышки в квантовом мире

24.09.2017, Илья Хель45

Как примирить два столпа современной физики: квантовую теорию и гравитацию? Один или оба должны уступить и сдаться. Новый подход говорит, что гравитация может вытекать из случайных флуктуаций на квантовом уровне, что делает квантовую механику фундаментальнее из этих двух теорий. Два наших основных объяснения реальности утверждают, что квантовая теория управляет взаимодействиями наименьших частиц материи. Общая теория относительности же касается гравитации и крупнейших структур во Вселенной. С тех пор, как Эйнштейн создал свою знаменитую теорию, физики пытались преодолеть разрыв между ними, но безуспешно.

Читать далее

Квантовая запутанность может быть неотъемлемым свойством реальности

07.09.2017, Илья Хель17

Действительно ли явление под названием квантовая запутанность необходимо для описания физического мира или же возможна некая пост-квантовая теория без запутанности? В новом исследовании, о котором пишет phys.org, физики математически доказали, что любая теория с классическим пределом – когда она может описывать наши наблюдения классического мира, обращаясь к классической теории при определенных условиях – должна включать запутанность. Поэтому, несмотря на то, что запутанность расходится с классическим пониманием, она должна быть неизбежным и важнейшим свойством не только квантовой теории, но и любой неклассической теории, даже еще не разработанной.

Читать далее

Можно ли отправить послание, ничего не отправляя?

09.07.2017, Илья Хель18

Мы связываемся между собой при помощи частиц. Звонки и сообщения едут верхом на волнах света, веб-сайты и фотографии загружаются на электронах. Все коммуникации по своей сути физические. Информация записывается и передается реальным объектам, даже если мы их не видим. Физики также подключаются к миру, когда общаются с ним. Они отправляют вспышки света в направлении частиц или атомов и ждут, когда свет вернется обратно. Свет взаимодействует с частицами материи, и изменение поведения света проливает свет (извините за каламбур) на свойства частиц — хотя эти взаимодействия зачастую меняют и частицы. Процесс этого общения называется измерением.

Читать далее

Шесть примеров, когда квантовые компьютеры нам очень помогут

04.07.2017, Илья Хель19

Компьютеры не существуют в вакууме. Они решают проблемы, и проблемы, которые они решают, определяются исключительно аппаратным обеспечением. Графические процессоры обрабатывают изображения; процессоры искусственного интеллекта обеспечивают работу алгоритмов ИИ; квантовые компьютеры предназначены для… чего?

Читать далее

10 невероятных последствий развития квантовых технологий

06.04.2017, Илья Хель21


В научном сообществе образовался консенсус, что первый полностью функциональный квантовый компьютер будет готов приблизительно через десять лет — и это событие такого масштаба, что многие эксперты призывают считать годы, оставшиеся до «квантума».

Большинство людей, хотя бы немного знакомых с основными идеями квантовой механики, считают эту область несколько «странноватой», поскольку она иногда озадачивает даже опытных квантовых физиков. В голове появляются картинки людей, ходящих по стенам, путешествующих во времени и общей неопределенности, которая грозит искоренить наши самые привычные представления об истине и реальности. Стандартные измерения становятся бессмысленными.

Читать далее

С помощью нейронной сети удалось смоделировать поведение сложной квантовой системы

Моделирование сложно устроенных квантовых систем на сегодняшний день — крайне непростая задача. Дело в том, что традиционные методы тут не подходят, так как с увеличением сложности системы количество ее состояний увеличивается по экспоненте. Для примера: система, состоящая из 100 квантовых частиц, может находиться в любом из 1035 состояний. Даже мощные суперкомпьютеры не в силах быстро справиться с просчетом такого количества вариантов. И группа ученых из Швейцарского федерального технологического института представила новый метод с использованием нейросети, что позволит ускорить данный процесс.

Читать далее

В продажу поступил новый квантовый компьютер за 15 миллионов долларов

26.01.2017, Сергей Грэй25

Канадская компания D-Wave считается одним из первопроходцев в области производства коммерчески доступных квантовых компьютеров. Выпуск первых моделей состоялся ещё в 2007 году. Тогда это был 16-кубитный и 28-кубитный компьютер Orion. В мае 2011 года в продажу поступила модель D-Wave One с 128-битным чипом, а затем и D-Wave Two с 512-кубитным чипом. На этом D-Wave решила на останавливаться. В продажу поступает компьютер D-Wave 2000Q с процессором на 2000 кубит по цене 15 000 000 долларов.

Читать далее

Физики заглянули в «полную пустоту» и доказали, что в ней кое-что есть

Согласно квантовой механике, вакуум – не просто пустое пространство. На самом деле он наполнен квантовой энергией и частицами, крошечными частицами, постоянно появляющимися и так же исчезающими и оставляющими после себя след в виде сигналов, которые мы называем квантовыми флуктуациями. Десятилетиями эти флуктуации существовали только в наших квантовых теориях, пока в 2015 году исследователи не объявили о том, что напрямую их обнаружили и определили. А сейчас та же команда ученых заявляет, что продвинулась в своих исследованиях гораздо дальше — смогла провести манипуляции с самим вакуумом и определить изменения в этих загадочных сигналах из пустоты.

Читать далее

Физики научились точно предсказывать момент выхода из строя квантовой системы

Физики впервые сумели точно предсказать будущее квантовых систем — точнее, момента, когда эти системы рухнут, — еще задолго до того, как это фактически произойдет. Эта важная возможность может быть использована для создания очень мощных, более точных и более надежных квантовых технологий в будущем.

Читать далее

Ученые: Время существует лишь в наших головах

Прошлое. Настоящее. Будущее. Для физики это все одно и то же. Однако для вас, меня и всех остальных время движется только в одном направлении: от ожиданий к опыту и воспоминаниям. Эта линейность носит название оси времени (иногда называют стрелой времени), и некоторые физики считают, что движется она в одном направлении только для человека и других видов, способных воспринимать ее движение только таким образом.

Читать далее

Осуществлена квантовая телепортация на рекордные 30 километров

Как сообщает журнал Nature Photonics, группе ученых удалось осуществить квантовую телепортацию на расстояние в 30 километров, что является мировым рекордом в данной области. С помощью квантовой телепортации была передана информация, закодированная в частицах света. Передача была осуществлена мгновенно.

Читать далее

Создан первый перепрограммируемый квантовый компьютер

04.08.2016, Сергей Грэй21

Учёным из Университета Мэриленда удалось создать первый в мире программируемый и перепрограммируемый квантовый компьютер. Учёные много лет шли к этой цели, ведь квантовые компьютеры могут решить множество проблем, с которыми не справляются компьютеры традиционные, информация внутри которых передаётся при помощи электрического напряжения. Теоретически квантовый компьютер способен одновременно производить столько вычислений, число которых даже сложно себе представить. Но начинать учёным всегда приходится с малого.

Читать далее

C точки зрения эволюции: наш мир — иллюзия

26.04.2016, Илья Хель35

Windows
В повседневной жизни мы привыкли считать, что наши органы чувств, наше восприятие — зрение, звуки, текстуры, вкусы — дают нам точную картинку настоящего мира. Конечно, когда мы на секунду об этом задумываемся — или поддаемся обману органов чувств — мы понимаем, что никогда не сможем в точности воспринимать этот мир. Наш мозг скорее делает предположения о том, каков этот мир, словно имитируя внешнюю реальность. И все же, эта имитация должна быть весьма неплоха. Если бы она не была таковой, не остались бы мы на обочине эволюции? Истинная реальность может всегда оставаться за пределами нашей досягаемости, но наши органы чувств должны хотя бы в общем обрисовывать, какой эта реальность может быть.

Читать далее

Когда мы сможем проверить квантовую гравитацию?

25.04.2016, Илья Хель11

Квантовая гравитация
У нас есть все причины полагать, что гравитация является по своей сути квантовой теорией. Но как нам доказать это раз и навсегда? Об этом рассказывает доктор Сабина Носсенфельдер, физик-теоретик, специалист по квантовой гравитации и физике высоких энергий. Далее от первого лица.

Читать далее

Четыре факта о квантовой физике, о которых не рассказывают профессора

31.10.2015, Илья Хель19

Гарвард
Мы частенько говорим о квантовой физике, и многие из нас, если не все, в свое время напрягали мозги, силясь понять, что вообще происходит. Но что может быть еще более странным, чем эти странные и бесконечные интегралы вместе со сложнейшей математикой, которая развивалась десятилетиями?

Читать далее

Квантовые технологии появятся на британских улицах уже через два года

19.10.2015, Илья Хель13

Великобритания
Вы слышали о квантовой механике, а теперь пора знакомиться с квантовыми инженерами. Спустя десятки лет пребывания в лаборатории, квантовая наука постепенно превращается в технологию, которая будет влиять на вашу повседневную жизнь. Если этим амбициозным планам суждено сбыться, к 2020 году в Великобритании может появиться самый мощный квантовый компьютер в мире, безопасная квантовая сеть на всю страну и многочисленные квантовые отрасли.

Читать далее

Учёным удалось телепортировать фотон на расстояние в 100 километров

23.09.2015, Сергей Грэй48

Фраза «телепортация фотона» звучит не так впечатляюще, если вспомнить всё то, что мы видели в фантастических фильмах и телесериалах. Разумеется, вряд ли в ближайшие десятилетия наука научится телепортировать людей из одного места в другое, но достижение группы исследователей из Национального института стандартов и технологий всё-таки является очень важным для науки. Ведь ранее рекордное расстояние, на которое удавалось телепортировать фотон, составляло всего 25 километров, а учёные смогли увеличить его в целых четыре раза.

Читать далее

Давайте разберемся: что же такое свет?

23.08.2015, Илья Хель18

Свет
Он вокруг нас и позволяет нам видеть мир. Но спросите любого из нас, и большинство не сможет объяснить, что такое на самом деле этот свет. Свет помогает нам понимать мир, в котором мы живем. Наш язык это отражает: во тьме мы передвигаемся на ощупь, свет мы начинаем видеть вместе с наступлением зари. И все же мы далеки от полного понимания света. Если вы приблизите луч света, что в нем будет? Да, свет движется невероятно быстро, но разве его нельзя применить для путешествий? И так далее и тому подобное.

Читать далее

Физики придумали, как запутать массивные объекты

06.08.2015, Илья Хель25

Запутанность
Роман Шнабель, профессор физики Института гравитационной физики Макса Планка, опубликовал работу в журнале Physical Review Letters, в которой изложил план квантового запутывания двух «массивных» объектов. Вместе со своей командой он работает над конкретным осуществлением плана, и в случае успеха им удастся запутать два зеркала массой 0,1 кг, что будет представлять самый большой пример запутанности, так как до этого ученым удавалось запутать лишь объекты микронных размеров.

Читать далее