Aký je účinok Quantum Zeno?

kvantový Zeno efekt je jav v kvantová fyzika kde pozorovanie častice zabráni jej rozpadu, ako by to bolo v prípade absencie pozorovania.

Názov pochádza z klasického logického (a vedeckého) paradoxu prezentovaného starým filozofom Zenom z Elea. V jednej z najpriamejších formulácií tohto paradoxu, aby ste dosiahli akýkoľvek vzdialený bod, musíte prekročiť polovicu vzdialenosti k tomuto bodu. Aby ste to dosiahli, musíte prekonať polovicu tejto vzdialenosti. Najprv však polovica tejto vzdialenosti. A tak ďalej... takže sa ukáže, že v skutočnosti máte nekonečný počet kilometrov, ktoré sa dajú prekročiť, a preto to nikdy nemôžete dosiahnuť!

Kvantový Zenoov efekt bol pôvodne predstavený v dokumente z roku 1977 „Zenoov paradox v kvantovej teórii“ (Journal of Mathematical Physics, PDF), ktorú napísali Baidyanaith Misra a George Sudarshan.

V článku je opísanou situáciou rádioaktívna častica (alebo, ako je opísané v pôvodnom článku, „nestabilný kvantový systém“). Podľa kvantovej teórie existuje určitá pravdepodobnosť, že táto častica (alebo „systém“) prejde v určitom časovom období rozpadom do iného stavu, ako je ten, v ktorom začala.

Misra a Sudarshan však navrhli scenár, v ktorom opakované pozorovanie častice skutočne zabraňuje prechodu do stavu rozpadu. Určite to môže pripomínať obvyklý fenomén „sledovaný hrniec, ktorý sa nikdy nevarí“, s výnimkou jednoduchého pozorovania. o trpezlivosti je to skutočný fyzikálny výsledok, ktorý možno experimentálne potvrdiť (a bol).

Fyzické vysvetlenie v kvantovej fyzika je komplexný, ale pomerne dobre zrozumiteľný. Začnime tým, že si pomyslíme na situáciu tak, ako sa to bežne deje, bez kvantového Zeno efektu v práci. Opísaný „nestabilný kvantový systém“ má dva stavy, povedzme im stav A (nerozpoznaný stav) a stav B (rozpadnutý stav).

Ak systém nebude pozorovaný, potom sa časom vyvinie z neidentifikovaného stavu na a superpozícia štátu A a stavu B s pravdepodobnosťou, že budú v ktoromkoľvek štáte založené Čas. Keď sa uskutoční nové pozorovanie, vlnová funkcia, ktorá opisuje túto superpozíciu stavov, sa zrúti do stavu A alebo B. Pravdepodobnosť, do ktorého stavu sa zrúti, je založená na množstve času, ktorý uplynul.

Je to posledná časť, ktorá je kľúčom k kvantovému Zeno efektu. Ak urobíte rad pozorovaní po krátkom časovom období, pravdepodobnosť, že systém bude stav A počas každého merania je dramaticky vyšší ako pravdepodobnosť, že systém bude v stave B. Inými slovami, systém sa stále zrúti späť do stavu bez dozoru a nikdy nemá čas sa vyvinúť do stavu úpadku.

Ako to znie intuitívne, bolo to experimentálne potvrdené (ako to malo nasledujúci účinok).

Existujú dôkazy o opačnom účinku, ktorý je opísaný v Jimovi Al-Khalili paradox ako „kvantový ekvivalent pozerania sa na kanvicu a jej rýchlejším varom. Aj keď je tento výskum stále trochu špekulatívny, ide do jadra niektorých z najhlbších a najhlbších možno dôležité oblasti vedy v 21. storočí, napríklad práca na budovaní toho, čo je nazýva sa kvantový počítač"Tento účinok bol experimentálne potvrdené.