Связь между квантовой запутанностью и холодным кофе

Термализация представляет собой процесс, в ходе которого нечто приходит в тепловое равновесие со своим окружением

0 1 043

Физики-теоретики из Trinity College Dublin обнаружили глубокую связь между одной из самых поразительных особенностей квантовой механики — квантовой запутанностью и термализацией, которая представляет собой процесс, в ходе которого нечто приходит в тепловое равновесие со своим окружением.

Мы все знакомы с термализацией — просто подумайте, что чашка кофе достигает комнатной температуры с течением времени. С другой стороны, квантовая запутанность — это совсем другая история.

Тем не менее работа, выполненная физиками, показывает, как они неразрывно связаны. Объясняя важность открытия, профессор Джон Гулд объясняет:

«Квантовая запутанность — это парадоксальная особенность квантовой механики, которая позволяет частицам, взаимодействующим друг с другом в определенный момент времени, коррелировать таким образом, который не возможен классически. Измерения на одной частице влияют на результаты измерений другой, даже если они находятся на расстоянии многих световых лет друг от друга. назвал этот эффект «жутким действием на расстоянии».

«Оказывается, что запутанность не просто жуткая, но на самом деле повсеместная, и на самом деле еще более удивительно то, что мы живем в эпоху, когда технологии начинают использовать эту особенность, чтобы делать такие вещи, которые считались невозможными всего несколько лет назад. Эти квантовые технологии быстро развиваются в частном секторе, где лидируют такие компании, как Google и IBM.»

Но какое отношение все это имеет к холодному кофе?

Смотрите также  Новое измерение дает меньший радиус протона

Профессор Джон Гулд уточняет: «Когда вы приготовите чашку кофе и оставите ее на некоторое время, она остынет, пока не достигнет температуры окружающей среды. Это и есть термализация. В физике мы говорим, что процесс необратим — как мы знаем, горячий кофе остынет, а затем волшебным образом не согреется обратно.»

«То, как необратимость и тепловое поведение возникают в физических системах, — это то, что восхищает меня как ученого, поскольку это относится к таким малым масштабам, как атомы, к чашкам кофе и даже к эволюции самой Вселенной.»

«В физике статистическая механика — это теория, которая стремится понять этот процесс с микроскопической точки зрения. Для квантовых систем появление термализации, как известно, сложно и является центральным направлением текущего исследования.»

Так что же все это имеет отношение к запутанности и что говорят результаты?

«В статистической механике существуют различные способы, известные как ансамбли, в которых вы можете описать, как система термализуется, и все они считаются эквивалентными, когда у вас есть большая система — примерно в масштабах 1023 атомов.

Однако в нашей работе мы показываем, что в этом процессе присутствует не только запутанность, но и его структура очень различна в зависимости от того, какой способ описания вы выбрали для своей системы. Таким образом, это дает нам возможность проверить фундаментальные вопросы статистической механики. Эта идея является общей и может быть применена к целому ряду систем, таких маленьких, как несколько атомов, и таких больших, как черные дыры.»

Смотрите также  Исследователи объявили о фотон-фононном взаимодействии

Результаты исследования были опубликованы в журнале Physical Review Letters.


Marlon Brenes et al, Multipartite Entanglement Structure in the Eigenstate Thermalization Hypothesis, Physical Review Letters (2020). DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.040605

Войти с помощью: 
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
0
Будем рады вашим мыслям, пожалуйста, прокомментируйте.x
()
x