Дивна поведінка частинок світла кидає виклик існуючій квантовій теорії

поведінка частинок світла

Відомо, що на самому маленькому рівні, на рівні субатомних частинок, закони класичної фізики перестають працювати і все, що відбувається починає підкорятися законам загадкової квантової механіки.

Деякі з цих законів вже вивчені в достатній мірі, і це дозволяє вченим з досить великою прогнозувати поведінку квантових частинок, таких, як заплутані фотони світла. Однак, результати досліджень, проведених вченими з університету Східної Англії (University of East Anglia, UEA), Великобританія, вказали на те, що крихітні частинки світла в деяких випадках можуть поводитися таким чином, що це не вписується в рамки існуючої квантової теорії.

Вчені займалися дослідженнями квантового процесу безпосереднього параметричного перетворення (spontaneous parametric down-conversion, SPDC). У цьому процесі промінь світла проходить крізь спеціальний кристал, в результаті чого виходять пари заплутаних на квантовому рівні фотонів. Нагадаємо нашим читачам, що заплутані квантові частинки є пов’язаними, примусова зміна квантового стану однієї з частинок викликає зміна стану другої частки, незважаючи на те, що їх може розділяти як завгодно велику відстань.

Згідно з наявною квантової теорії заплутаними стають тільки ті фотони, які пройшли через одну й ту ж саму область (точку) кристала. Однак, вчені виявили, що заплутаними можуть стати і фотони, які пройшли через області кристала, розділені досить великою відстанню. “Заплутані фотони можуть з’явитися з областей кристала, які віддалені один від одного на соті частини мікрометра” – розповідає професор Девід Ендрюс (David Andrews), – “З точки зору існуючої квантової теорії такі фотони не можуть стати заплутаними, адже вони” народилися “дуже далеко один від одного на атомарному рівні “.

Заплутані фотони, спіймані в спеціальних пастках, є одними з основних елементів майбутніх квантових комп’ютерів, комп’ютерів, що володіють набагато більшою обчислювальної потужність, ніж навіть найпотужніші сучасні суперкомп’ютери. Однак нестиковка в квантової теорії, пов’язана з виникненням пар заплутаних фотонів, може надати не дуже хороший вплив на дизайн майбутніх квантових обчислювальних систем, адже вона вносить додаткову похибку в роботу окремих квантових компонентів.

“Ми показали, що фотони світла не є” твердими кулями “, поведінка яких можна визначити з достатньою точністю” – розповідає Девід Ендрюс, – “І розробники майбутніх квантових фотонних обчислювальних систем повинні враховувати невизначеності, які можуть виникнути в результаті непередбачуваної поведінки фотонів”.