Неподготовленного слушателя квантовая физика пугает с самого начала знакомства. Она странная и нелогичная, даже для физиков, которые имеют с ней дело каждый день. Но она не непонятная. Если вас интересует квантовая физика, на самом деле есть шесть ключевых понятий из нее, которые необходимо удерживать в уме. Нет, они мало связаны с квантовыми явлениями. И это не мысленные эксперименты. Просто намотайте их на ус, и квантовую физику будет намного проще понять.
Брайан Свингл был аспирантом, изучал физику веществ в Массачусетском технологическом институте, когда вдруг решил взять несколько уроков в теории струн, чтобы подкрепить свое образование — как он вспоминает, «потому что почему бы и нет?» — хотя никогда особо не интересовался этой областью. По мере углубления в детали Свингл начал подмечать неожиданные сходства подхода теории струн к физике черных дыр и квантовой гравитации с его собственной работой, в которой он использовал так называемые тензорные сети для прогнозирования свойств экзотических материалов.
Даже если слово «квантовый» не пугает вас, квантовые компьютеры все еще остаются скорее причудливыми концепциями научной фантастики, нежели реальностью. Однако последние достижения в этой области предполагают, что эти безумно быстрые компьютеры могут появиться раньше, чем мы думаем. И у нас есть много причин волноваться по поводу их прибытия.
Эксперимент показал, что анализ прошлого и будущего квантовой системы «предсказывает» ее состояние более точно, чем просто анализ будущего. Сложно? Давайте разберемся. Мы настолько привыкли к детективным историям, что даже не замечаем, как автор играет со временем. Обычно убийство происходит до середины книги, но читателю видно только черное пятно, и, как правило, он узнает, что случилось, только на последней странице.
Перспективы развития вычислительных и коммуникационных технологий, основанных на квантовых свойствах света и материи, возможно, сделали большой шаг вперед, благодаря исследованию физиков Сити-Колледжа в Нью-Йорке под руководством Винода Менона.
Физический реализм — это взгляд, согласно которому физический мир, который мы видим, реален и существует сам по себе. Большинство людей думают, что это само собой разумеется, но с некоторых пор физическому реализму серьезно противоречат некоторые факты из мира физики. Парадоксы, которые сбивали с толку физиков прошлого века, до сих пор не разрешены, и многообещающие теории струн и суперсимметрии никуда этот воз пока не привезли.
Оказывается, в космосе могут протекать органические химические реакции, о которых мы даже не подозреваем. Звучит двусмысленно, ведь космос велик, но ученые достаточно компетентны, чтобы знать, какие элементы могут образоваться спонтанно, а какие нет. В 2012 году ученые обнаружили молекулы метокси-группы, содержащие углерод, водород и кислород в молекулярном облаке Персея в 600 световых годах от Земли. Однако ученые не смогли воспроизвести эти молекулы в лабораторных условиях, позволяя реагентам конденсироваться на частицах пыли, тем самым оставив в тайне процесс образования этих молекул.
Никто в этом мире не понимает, что такое квантовая механика. Это, пожалуй, самое главное, что нужно знать о ней. Конечно, многие физики научились использовать законы и даже предсказывать явления, основанные на квантовых вычислениях. Но до сих пор неясно, почему наблюдатель эксперимента определяет поведение системы и заставляет ее принять одно из двух состояний.
Новое исследование показало, что телепортация людей как в фильме «Звездный путь» может стать реальностью в далеком будущем. По словам ученых, законы физики в целом не запрещают перемещение больших объектов, в том числе человека.
Кофе остывает, здания рушатся, яйца бьются, а звезды выдыхаются во Вселенной, которой, кажется, суждено деградировать в состояние равномерной серости, известной как тепловое равновесие. Астроном-философ сэр Артур Эддингтон в 1927 году привел постепенное распространение энергии в качестве доказательства необратимой «стрелы времени».
Совместив квантово-механические причуды света с техникой под названием фотонная силовая микроскопия, ученые смогут детально исследовать структуры внутри живых клеток. Эта возможность даст шанс заглянуть в ранее невидимые зоны, исследовать ранее невидимые процессы и поможет биологам лучше понять, как работают клетки.
За многие годы были разработаны десятки интерпретаций квантовой механики. Большинство из них пытаются разрешить, что происходит, когда в квантовой системе производится наблюдение или измерение. Математическая формула, известная как волновая функция (или вектор состояния), описывает состояние системы, в которой происходит измерение, и многочисленные возможности «коллапсируют» в один результат. Квантовая «интерпретация» пытается объяснить, почему происходит коллапс и происходит ли он вообще. Некоторые интерпретации начинают с вопроса, является ли волновая функция физически реальной или остается чем-то сугубо математическим.
Существующие сейчас системы безопасности не всегда могут дать необходимый уровень защиты. Однако ученый из американского Национального института стандартов и технологий И-Кай Лиу (Yi-Kai Liu) продемонстрировал, что принцип квантовой механики позволит реализовать память, данные из которой можно будет считать только один-единственный раз.
Квантовые датчики с поддержкой работы с биоматериалами могут совсем скоро стать реальностью. И все благодаря недавним исследованиям научных сотрудников Кембриджского университета, которые считают, что их инновационное решение сможет открыть дорогу для создания самых разных наноструктур.
Профессор Роберт Ланца из медицинской школы Университета Северной Каролины уверен, что с помощью квантовой физики и теории биоцентризма можно доказать, что смерть – это иллюзия, которая создана нашим сознанием.
Ученые из Университета Дармштадта (Германия) сумели остановить свет на одну минуту. Свет, чья скорость практически достигает 300 миллионов метров в секунду, был полностью «заморожен» внутри кристалла. Это явление называется световой памятью — процесс сохранения переносимого светом изображения в кристаллах. Исследование приближает ученых к созданию квантовой памяти, а заодно помогает выйти за пределы скорости света, пишет ресурс Extremetech.
По правде сказать, это пока не совсем квантовый Интернет. Но это пока. Дело в том, что исследователи из Лос-Аламосской национальной лаборатории, что в штате Нью-Мексико, разработали новую, ультразащищенную интернет-сеть, по которой можно передавать данные (включая видеофайлы), зашифрованные благодаря некоторым принципам квантовой физики. Сеть, в настоящий момент состоящая всего из основного сервера и трех клиентских машин, работает в Лос-Аламосе на протяжении вот уже двух с половиной лет.