Mi a Quantum Zeno hatás?

Az kvantum-Zeno hatás egy jelenség a kvantumfizika ahol egy részecske megfigyelése megakadályozza annak romlását, ahogyan a megfigyelés hiányában.

A név a klasszikus logikai (és tudományos) paradoxonból származik, amelyet Elea ősi filozófusa, Zeno mutatott be. Ennek a paradoxonnak az egyik legegyszerűbb megfogalmazása szerint bármely távoli pont eléréséhez a távolság felét át kell lépnie arra a pontra. De ahhoz, hogy ezt elérje, meg kell lépnie a távolság felét. De először a távolság fele. És így tovább... úgy, hogy kiderül, hogy valóban végtelen számú fél távolság van a átlépéshez, ezért valójában soha nem tudsz megtenni!

A kvantum-Zeno hatást eredetileg az 1977-es cikkben mutatták be "A Zeno paradoxona a kvantumelméletben" (Journal of Mathematical Physics, PDF), Baidyanaith Misra és George Sudarshan írta.

A cikkben a leírt helyzet radioaktív részecske (vagy az eredeti cikkben leírtak szerint "instabil kvantumrendszer"). A kvantumelmélet szerint van egy bizonyos valószínűség, hogy ez a részecske (vagy "rendszer") egy bizonyos időtartamon át hanyatláson megy át, és eltérő állapotba kerül, mint amelyben kezdődött.

Misra és Sudarshan azonban olyan forgatókönyvet javasolt, amelyben a részecske ismételt megfigyelése valójában megakadályozza a pusztulási állapotba való áttérést. Ez minden bizonnyal emlékeztet arra a közönséges kifejezésre, amely szerint „egy figyelt edény soha nem forral”, kivéve egy puszta megfigyelés helyett. a türelem nehézségéről, ez egy tényleges fizikai eredmény, amelyet kísérletileg meg lehet erősíteni (és megerősítették).

A fizikai magyarázat kvantumban fizika összetett, de meglehetősen jól érthető. Kezdjük azzal, hogy gondolkodjunk a helyzeten, ahogyan ez normálisan megtörténik, a munkahelyi kvantum-Zeno hatás nélkül. A leírt "instabil kvantumrendszernek" két állapota van, nevezzük őket A állapotnak (az el nem szétszedt állapotnak) és B állapotnak (az elromlott állapotnak).

Ha a rendszert nem figyeli meg, akkor az idő múlásával a le nem festett állapotból a következőké alakul: az A és B állapot szuperpozíciója, azzal a valószínűséggel, hogy bármelyik állapotban van idő. Új megfigyeléskor az államoknak ezt a szuperpozícióját leíró hullámfunkció mind az A, mind a B állapotba összeomlik. Az annak valószínűsége, hogy melyik állapotba esik össze, az az eltelt időn alapszik.

Ez az utolsó rész, amely kulcsa a Zeno kvantumhatásnak. Ha rövid idő elteltével megfigyelési sorozatot hajt végre, akkor annak valószínűsége, hogy a rendszer bekapcsol az A állapot minden mérés során drámai módon magasabb, mint a rendszer állapotának valószínűsége B. Más szavakkal: a rendszer továbbra is visszaesik az elkopott állapotba, és soha nincs ideje fejlődni az elromlott állapotba.

Annak ellenére, hogy intuitívnak tűnik, ezt hangzik, ezt kísérletileg megerősítették (mint a következő hatás).

Bizonyítékok vannak ellentétes hatásra, amelyet Jim Al-Khalili-ban írnak le Paradoxon mint "egy vízforraló kanálra bámulásának és gyorsabb forráshoz jutásának kvantum-egyenértéke". Bár ez a kutatás kissé spekulatív, a legmélyebb és legfontosabb emberek középpontjában áll a tudomány valószínűleg fontos területei a huszonegyedik században, mint például az, hogy építsék azt, ami az a kvantum számítógép"Ez a hatás volt kísérletileg megerősítve.