Koks yra „Quantum Zeno“ efektas?

kvantinis Zeno efektas yra fenomenas Kvantinė fizika kur dalelės stebėjimas neleidžia jai suirti, kaip tai darytų, jei nebūtų stebėjimo.

Pavadinimas kilęs iš klasikinio loginio (ir mokslinio) paradokso, kurį pateikė senovės filosofas Zeno iš Elea. Vienoje iš tiesesnių šio paradokso formuluočių, norėdami pasiekti bet kurį tolimą tašką, turite įveikti pusę atstumo iki to taško. Bet norint tai pasiekti, turite įveikti pusę to atstumo. Bet pirmiausia pusė to atstumo. Ir taip toliau... taip, kad paaiškėja, jog tu turi įveikti begalinį skaičių pusių atstumų, todėl niekada negali jo įveikti!

Kvantinis Zeno efektas iš pradžių buvo pateiktas 1977 m. Knygoje „Zeno paradoksas kvantų teorijoje“ (Journal of Mathematical Physics, PDF), parašė Baidyanaith Misra ir George Sudarshan.

Straipsnyje aprašyta situacija yra radioaktyvioji dalelė (arba, kaip aprašyta originaliame straipsnyje, „nestabili kvantinė sistema“). Pagal kvantų teoriją yra tikimybė, kad ši dalelė (arba „sistema“) per tam tikrą laiko tarpą pereis į skirtingas būsenas nei ta, kurioje ji prasidėjo.

Tačiau Misra ir Sudarshanas pasiūlė scenarijų, kuriame pakartotinis dalelių stebėjimas iš tikrųjų užkerta kelią perėjimui į puvimo būseną. Tai tikrai gali priminti bendrą posakį „stebimas puodas niekada nevirė“, išskyrus vietoj paprasčiausio pastebėjimo Kalbant apie kantrybės sunkumą, tai yra realus fizinis rezultatas, kuris gali būti (ir buvo patvirtintas) eksperimentu.

Fizinis paaiškinimas kiekybiškai fizika yra sudėtingas, bet gana gerai suprantamas. Pradėkime nuo situacijos pamąstymo, kaip ji paprastai atsitinka paprastai, be kvantinio Zeno efekto darbe. Apibūdinta „nestabili kvantinė sistema“ turi dvi būsenas, vadinkime jas būsena A (nenukreipta būsena) ir būsena B (suardyta būsena).

Jei sistema nepastebima, laikui bėgant ji iš nenuvalytos būsenos virsta a A ir B būsenų superpozicija, remiantis tikimybe būti bet kurioje būsenoje laikas. Atlikus naują stebėjimą, bangų funkcija, apibūdinanti šią būsenų superpoziciją, sugrius į A arba B būseną. Tikimybė, į kurią būseną ji žlunga, yra pagrįsta praėjusio laiko kiekiu.

Tai paskutinė dalis, kuri yra esminė kvantinio „Zeno“ efekto link. Jei atliksite keletą stebėjimų po trumpo laiko tarpo, tikimybė, kad sistema įsijungs būsena A kiekvieno matavimo metu yra žymiai didesnė už tikimybę, kad sistema bus būsenoje B. Kitaip tariant, sistema vėl žlunga į neišardytą būseną ir niekada neturi laiko išsivystyti į supuvusią būseną.

Kaip prieštaringa, kaip tai skamba, tai buvo eksperimentiškai patvirtinta (kaip ir šis poveikis).

Yra įrodymų apie priešingą poveikį, aprašytą Jimo Al-Khalili knygoje Paradoksas kaip „kvantinis ekvivalentas žiūrint į virdulį ir verdant jį greičiau užvirti. Nors šie tyrimai vis dar yra spekuliatyvūs, jie patenka į giliausių ir giliausių esmę galbūt svarbios XXI amžiaus mokslo sritys, tokios kaip darbas kuriant tai, kas yra vadinama a kvantinis kompiuteris"Šis poveikis buvo eksperimentiškai patvirtinta.