Mis on kvant-zeno efekt?

kvant Zeno efekt on nähtus kvantfüüsika kus osakese vaatlus takistab selle lagunemist, nagu see toimuks vaatluse puudumisel.

Nimi pärineb klassikalisest loogilisest (ja teaduslikust) paradoksist, mille esitas Elea iidne filosoof Zeno. Selle paradoksi ühes arusaadavamas sõnastuses peate mis tahes kaugemasse punkti jõudmiseks ületama selle punktini poole vahemaad. Kuid selle saavutamiseks peate ületama poole sellest vahemaast. Kuid kõigepealt pool sellest vahemaast. Ja nii edasi... nii et selgub, et teil on tegelikult lõpmatu arv läbitavaid poolteid ja seetõttu ei saa te seda kunagi teha!

Zeno kvant-efekt esitati algselt 1977. aasta artiklis "Zeno paradoks kvantteoorias" (Journal of Mathematical Physics, PDF), kirjutanud Baidyanaith Misra ja George Sudarshan.

Artiklis on kirjeldatud olukorras radioaktiivne osake (või nagu algses artiklis kirjeldati, "ebastabiilne kvantsüsteem"). Kvantteooria kohaselt on olemas tõenäosus, et see osake (või "süsteem") läbib teatud aja jooksul lagunemise teistsugusesse olekusse kui see, millest ta alguse sai.

Misra ja Sudarshan pakkusid aga välja stsenaariumi, kus osakese korduv vaatlus takistab tegelikult üleminekut lagunemisseisundisse. See võib kindlasti meelde tuletada ühist ideed "jälgitud pott ei keeda kunagi", välja arvatud pelga vaatluse asemel kannatlikkuse raskuse osas on see tegelik füüsiline tulemus, mida saab (ja on) eksperimentaalselt kinnitada.

Füüsiline seletus kvantides Füüsika on keeruline, kuid üsna hästi mõistetav. Alustame olukorra mõtestamisega, nagu see lihtsalt juhtub, ilma tööl kasutamata kvant-Zeno-efekti. Kirjeldatud "ebastabiilsel kvantisüsteemil" on kaks olekut, nimetagem neid olekuks A (lagundamata olek) ja olekuks B (lagunenud olek).

Kui süsteemi ei jälgita, areneb see aja jooksul lagundamata olekust a-ks oleku A ja oleku B superpositsioon, tuginedes mõlemas olekus olemise tõenäosusele aeg. Kui tehakse uus vaatlus, kukub lainete funktsioon, mis kirjeldab seda olekute superpositsiooni, kas olekusse A või B. Selle tõenäosus, millisesse olekusse see variseb, põhineb möödunud aja hulgal.

See on viimane osa, mis on kvant-Zeno efekti võti. Kui teete vaatluste seeria lühikese aja jooksul, on tõenäosus, et süsteem on sisse lülitatud olek A on iga mõõtmise ajal dramaatiliselt suurem kui tõenäosus, et süsteem on olekus B. Teisisõnu, süsteem variseb tagasi lagundamata olekusse ja kunagi pole aega areneda lagunenud olekusse.

See on vastupidiselt intuitiivne, nagu see ka kõlab, ja seda on eksperimentaalselt kinnitatud (nagu ka järgmisel efektil).

On tõendeid vastupidise mõju kohta, mida on kirjeldatud Jim Al-Khalili raamatus Paradoks kui "veerandile vahtimise ja selle kiirema keemiseni jõudmise kvantkvivalent. Ehkki see on endiselt veidi spekulatiivne, läheb selline uurimine kõige sügavama ja võimalikud olulised teadusvaldkonnad 21. sajandil, näiteks töö selle nimel, mis on kutsus a kvantarvuti"See mõju on olnud eksperimentaalselt kinnitatud.