ГЛАВНАЯ » 2012 » Ноябрь » 15 » Физики экспериментально доказывают, что фотоны одновременно являются и частицами, и волнами
14:43
Физики экспериментально доказывают, что фотоны одновременно являются и частицами, и волнами
Квантовая
механика прогнозирует, что частицы света, фотоны, одновременно являются
и частицами, и волнами. Опубликовав отчет в издании Science, физики
продемонстрировали дуальность фотонов.
История науки отмечена интенсивными спорами между частичной и волновой теориями
света. Исаак Ньютон был основным защитником теории частиц, а Джеймс
Клерк Максвелл и его успешная теория электромагнетизма подтвердили
теорию волн.
Однако все изменилось в 1905 году, когда Эйнштейн показал, как можно объяснить
фотоэлектрический эффект, используя идею, с которой свет состоит из
частиц - фотонов. Это открытие существенно повлияло на физику и
способствовало развитию квантовой механики - наиболее точной научной
теории, разработанной до сих пор.
Но квантовая теория предсказывает, что частица, в том числе фотон, может в
одно и то же время находиться в разных местах. Фактически, в бесконечно
многих местах в одно и то же время, как волна. Отсюда и понятие
дуальности частицы и волны, фундаментальное для всех квантовых систем.
Физики из Бристольского университета как раз пытаются доказать, что фотоны
одновременно являются и частицами, и волнами, сообщают "Новости мира
инноваций". В своей работе, опубликованной в издании Science, доктор
Альберто Пераццо, Питер Шадболт и профессор Джереми О'Брайен из Центра
квантовой фотоники университетя Бристоля в сотрудничестве с экспертами
по квантовой теории доктором Николасом Брюннером и профессором Санду
Попеску разработали новый тип измерительного устройства, который
способен одновременно измерять и поведение частицы, и поведение волны.
Это новое устройство приводится в действие квантовым эффектом -
квантовой нелокальностью.>
"Измерительное устройство выявило сильную нелокальность, которая подтвердила, что
фотон в нашем эксперименте одновременно ведет себя и как частица, и как
волна. Это всерьез опровергает модели, в которых фотон представлен
только либо тем, либо другим", - рассказал доктор Пераццо.Для
проведения исследования мы применили квантовый фотонный чип, новейшую
технологию, введенную университетом Бристоля. Чип переконфигурируется, а
потому его можно программировать и управлять им для реализации
различных цепей. Сегодня данная технология - ведущий метод в процессе по
созданию квантового компьютера, и в будущем он позволит проводить все
более сложные исследования фундаментальных аспектов квантовых
феноменов", - отметил профессор О'Брайен.
Напомним, группа ученых из Бристольского университета около года назад создала
универсальный программируемый фотонный чип, который может стать основой,
универсальным строительным блоком для более сложных квантовых устройств
- программируемых квантовых процессоров. Используя опытный образец
этого чипа команда физиков продемонстрировала, что в пределах этого чипа
может создаваться явление квантовой запутанности фотонов, производиться
всевозможные манипуляции с квантовым состоянием запутанных фотонов и с
высокой точностью производиться измерения полученных результатов. Помимо
этого, в пределах фотонного чипа ученые научились использовать в своих
интересах побочный эффект влияния окружающей среды на квантовые цепи.
Опытный образец квантово-фотонного чипа имеет размеры 70 на 3 миллиметра и
состоит из сети крошечных каналов по которым циркулируют фотоны.
Используя восемь управляемых электродов введенных в каналы, фотоны в
каналах могут быть запутаны, может изменяться квантовое состояние
запутанных пар и отдельных фотонов.