Κβαντική μηχανική: Επαναστατικό πείραμα αποκάλυψε ότι το φως υπάρχει σε τουλάχιστον 37 διαστάσεις
Φυσικοί έχουν προχωρήσει την κβαντική παραδοξότητα σε νέα, εξαιρετικά επίπεδα μετρώντας το φως σε 37 διαστάσεις. Το πρωτοποριακό τους πείραμα επεκτείνει την κβαντική μηχανική πέρα από τις κλασικές προσδοκίες, ανατρέποντας μακροχρόνιες αντιλήψεις για την ίδια την πραγματικότητα.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα εξειδικευμένο σύστημα βασισμένο σε ίνες για να αποκαλύψουν το παράδοξο Greenberger–Horne–Zeilinger με έναν ριζικά νέο τρόπο. Τα ευρήματα τους επισημαίνουν ότι η κβαντική φυσική είναι πολύ πιο παράξενη και λιγότερο κλασική από ό,τι πιστεύαμε μέχρι τώρα.
Το παράδοξο GHZ: Προκλήσεις στην τοπική ρεαλιστικότητα
Οι καθημερινές εμπειρίες ακολουθούν ξεκάθαρους, λογικούς κανόνες. Για παράδειγμα, αν βρείτε μια επιστολή στο γραμματοκιβώτιό σας, κάποιος την έχει παραδώσει εκεί.
Αυτή η απλή λογική – που ονομάζεται τοπική ρεαλιστικότητα – υποθέτει ότι τα αντικείμενα υπάρχουν ξεκάθαρα και τα γεγονότα συμβαίνουν προβλέψιμα, επηρεαζόμενα μόνο από το άμεσο περιβάλλον.
Ωστόσο, η κβαντική μηχανική απορρίπτει αυτούς τους απλούς συλλογισμούς. Στον παράξενο κόσμο της κβαντικής φυσικής, τα σωματίδια μπορούν να υπάρχουν σε πολλαπλές καταστάσεις ταυτόχρονα μέχρι κάποιος να τα παρατηρήσει. Το παράδοξο GHZ δείχνει πώς αυτή η ιδέα καταρρίπτει τους κλασικούς κανόνες, προτείνοντας ακόμα και παράδοξα αποτελέσματα, όπως το ένα να ισούται με το αρνητικό ένα.
Διεύρυνση του ορίζοντα της κβαντικής συσχέτισης
Για να εξερευνήσουν αυτές τις παράξενες προβλέψεις, η ομάδα πραγματοποίησε ένα φιλόδοξο πείραμα που ενίσχυσε τα κβαντικά φαινόμενα σε ακραίο βαθμό. Με την ενδο-συσχέτιση φωτονίων και την δραματική αύξηση της κλίμακας του πειράματος, επιβεβαίωσαν ότι η κβαντική πραγματικότητα αντικρούει βαθιά τις κλασικές σκέψεις.
Αρχικά, το παράδοξο GHZ περιέγραφε την κβαντική παράνοια χρησιμοποιώντας μόνο τρεις διαστάσεις. Ωστόσο, οι ερευνητές αύξησαν αυτόν τον αριθμό σε 37 διαστάσεις, ενισχύοντας σημαντικά την πολυπλοκότητα του πειράματος.
Τα φωτόνια – τα μικροσκοπικά σωματίδια που αποτελούν το φως – ελέγχθηκαν με τρόπους που απαιτούσαν 37 ξεχωριστά σημεία αναφοράς. Η διαχείριση των κβαντικών καταστάσεων σε αυτή την κλίμακα επέτρεψε στους ερευνητές να εξερευνήσουν σε βάθος πώς η κβαντική μηχανική αποκλίνει από την κοινή λογική και την κλασική φυσική.
«Η κβαντική φυσική είναι πιο μη κλασική από ό,τι πολλοί από εμάς πίστευαν», δήλωσε ο Zhenghao Liu, φυσικός από το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Δανίας και συν-συγγραφέας της μελέτης.
«Είναι πιθανό ότι, 100 χρόνια μετά την ανακάλυψή της, να βλέπουμε ακόμα μόνο την κορυφή του παγόβουνου».
Χρησιμοποιώντας γρήγορη ηλεκτρο-οπτική διαμόρφωση και κωδικοποίηση βάσης χρόνου, οι ερευνητές μπόρεσαν να ελέγξουν και να μετρήσουν ακριβώς τις καταστάσεις των φωτονίων. Ο επεξεργαστής φωτονίων με βάση τις ίνες τους επέτρεψε να χαρτογραφήσουν τις κβαντικές μετρήσεις σε 37 χωρικές διαστάσεις, θέτοντας νέα ρεκόρ για την πειραματική κβαντική μηχανική.
Η κατάρρευση της τοπικής ρεαλιστικότητας
Ένα από τα κύρια ευρήματα του πειράματος είναι ότι η κβαντική μηχανική δεν συμμορφώνεται με τις κλασικές προσδοκίες. Δημιουργώντας ένα παράδοξο τύπου GHZ σε 37 διαστάσεις, οι ερευνητές έδειξαν την κατάρρευση της τοπικής ρεαλιστικότητας με τρόπους που δεν είχαν εξερευνηθεί ποτέ πριν.
Σε κλασικούς όρους, το παράδοξο υποδεικνύει ότι ένα γεγονός μπορεί να συμβεί χωρίς αιτιακή σύνδεση – όπως μια επιστολή να εμφανίζεται στο γραμματοκιβώτιο χωρίς να την έχει παραδώσει ταχυδρόμος. Σε κβαντικούς όρους, το πείραμα έδειξε ότι η σχέση μεταξύ των συσχετισμένων σωματιδίων ήταν τόσο βαθιά μη τοπική, που οι συσχετίσεις τους δεν μπορούσαν να εξηγηθούν από οποιεσδήποτε κρυφές μεταβλητές.
Η ερευνητική ομάδα επιβεβαίωσε μαθηματικά ότι το πείραμά τους πέτυχε την ισχυρότερη καταγεγραμμένη εκδήλωση κβαντικής μη τοπικότητας. Δείχνοντας ότι το παράδοξο ισχύει ακόμη και υπό ακραίες συνθήκες, παρείχαν νέα στοιχεία που αποδεικνύουν ότι τα κλασικά μοντέλα αποτυγχάνουν να εξηγήσουν τον κβαντικό κόσμο.
Μελλοντικές επιπτώσεις για την κβαντική υπολογιστική και τεχνολογία
Τα ευρήματα αυτής της μελέτης έχουν σημαντικές επιπτώσεις για την κβαντική υπολογιστική και την επεξεργασία πληροφοριών. Τα παράδοξα τύπου GHZ, που δείχνουν την αποτυχία των κλασικών περιγραφών, είναι απαραίτητα για την κατανόηση των κβαντικών συσχετίσεων.
Αυτές οι συσχετίσεις αποτελούν τη βάση για την κβαντική υπολογιστική, την κρυπτογράφηση και άλλες προηγμένες τεχνολογίες. Αποδεικνύοντας ότι ένα παράδοξο τύπου GHZ μπορεί να υπάρξει σε έναν 37-διάστατο χώρο, οι ερευνητές καθόρισαν νέους περιορισμούς στη φύση των κβαντικών συστημάτων.
Τα ευρήματα τους υποδηλώνουν ότι η κβαντική υπολογιστική θα μπορούσε να αξιοποιήσει τέτοια ακραία μη κλασικότητα για να επιτύχει ακόμα μεγαλύτερη αποδοτικότητα και υπολογιστική δύναμη.
Η μελέτη έχει επίσης φιλοσοφικές επιπτώσεις. Θέτει ερωτήματα για το γιατί οι άνθρωποι βιώνουμε την πραγματικότητα με κλασικούς όρους, παρά το γεγονός ότι το σύμπαν λειτουργεί με βαθιά μη κλασικούς τρόπους σε κβαντικό επίπεδο. Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι αυτό που αντιλαμβανόμαστε ως πραγματικότητα μπορεί να είναι απλώς μια απλοποιημένη εκδοχή μιας πολύ πιο περίπλοκης κβαντικής δομής.
Καθώς η κβαντική έρευνα συνεχίζεται, νέα πειράματα πιθανότατα θα ξεπεράσουν τις 37 διαστάσεις, ωθώντας ακόμα περισσότερο προς το άγνωστο. Τα ευρήματα αυτής της μελέτης είναι μόνο η αρχή μιας βαθύτερης εξερεύνησης της παράδοξης φύσης της κβαντικής μηχανικής.
Αν αυτό είναι μόνο η κορυφή του παγόβουνου, ο κβαντικός κόσμος μπορεί να κρύβει ακόμα μεγαλύτερες εκπλήξεις κάτω από την επιφάνεια.
https://www.foxreport.gr/
