Hastighedsgrænser for kvantefænomener er blevet udvidet til objekter i makrostørrelse

Et udtryk for den maksimale hastighed, hvormed ændringer i makroskopiske systemer kan ske, er udledt af en teoretisk fysiker på RIKEN. Dette vil uddybe vores forståelse af kvantefænomener i systemer, der ikke er i ligevægt.

En af de sværeste aspekter af kvantemekanikken at forstå er Heisenberg-usikkerhedsprincippet, der siger, at det ikke er muligt samtidigt at fastlægge både position og momentum af et objekt. Med andre ord, jo mere præcist en partikels position bestemmes, jo bredere bliver området for dens mulige momentum (og omvendt).

I 1945 fokuserede to fysikere, Leonid Mandelstam og Igor Tamm, på en anden type usikkerhedsrelation, nemlig en mellem tids- og energiudsving, og viste, at overgange i kvantesystemer ikke sker øjeblikkeligt; snarere er den hastighed, hvormed en overgang sker, begrænset af en mængde, der bestemmes af, hvor meget systemets energi svinger.

Mange andre såkaldte kvantehastighedsgrænser er efterfølgende blevet udledt, som har hjulpet med bedre at forstå kvantesystemernes fysik og har været nyttige i forskellige kvanteapplikationer.

Men der opstår store problemer, når kvantehastighedsgrænser anvendes på makroskopiske systemer. "Tidligere kvantehastighedsgrænser, som er nyttige for små systemer, bliver typisk meningsløse for makroskopiske overgange," bemærker Ryusuke Hamazaki fra Nonequilibrium Quantum Statistical Mechanics RIKEN Hakubi Research Team. "For eksempel giver konventionelle kvantehastighedsgrænser en uendelig øvre grænse for overgangshastigheden i en gas, der består af atomer."

Nu er det lykkedes Hamazaki at udlede en kvantehastighedsgrænse for overgange i makroskopiske systemer.

"Denne nye afledning giver grundlæggende grænser, der kan anvendes på forskellige typer ikke-ligevægts kvantemakroskopiske fænomener," siger han. "Jeg håber, at mange grundlæggende love og anvendelser vedrørende makroskopisk kvantedynamik vil dukke op baseret på de begreber, der introduceres i denne undersøgelse."

Hamazaki udledte den mere stringente kvantehastighedsgrænse ved at udvikle en generel ramme baseret på sandsynlighedsloven om bevarelse, et grundlæggende princip i fysik.

Et uventet resultat for Hamazaki var opdagelsen af ​​et nyt afvejningsforhold. "I stedet for et afvejningsforhold mellem tid og energiudsving, som i Mandelstam-Tamm bundet, fandt jeg et mellem tid og gradienten af ​​kvantefasen - en fundamental størrelse i kvantefysikken."

Hamazaki har nu til hensigt at udvide sin strategi for at se, om den kan bruges til at udlede kvantehastighedsgrænser for mængder som væksten af ​​kvantesammenfiltring. + Udforsk yderligere

Kvantehastighedsgrænser er faktisk ikke kvante