Fysikere opdager, hvordan fundamentale partikler mister overblikket over kvantemekaniske egenskaber

Introduktion:

I kvantemekanikkens fascinerende verden udviser partikler mærkelig adfærd, såsom at eksistere i flere tilstande samtidigt (superposition) og påvirke hinanden uanset afstanden mellem dem (sammenfiltring). Men når partikler interagerer med deres miljø, ser disse kvanteegenskaber ud til at forsvinde, hvilket giver plads til den klassiske verden, vi oplever. Forskere har længe søgt at forstå, hvordan og hvornår denne overgang fra kvante til klassisk adfærd sker. Et nyligt gennembrud af et hold fysikere har kastet lys over dette grundlæggende spørgsmål.

Forskningsresultater:

I en række eksperimenter udført på universitetet i Wien undersøgte en gruppe forskere ledet af professor Anton Zeilinger, hvordan fundamentale partikler, specifikt fotoner, mister deres kvantekohærens. De brugte en kvanteinterferensopsætning, kendt som et Mach-Zehnder-interferometer, til at observere opførselen af ​​fotoner, når de passerede gennem en række spejle og stråledelere. Ved at introducere forskellige niveauer af miljøstøj og interaktioner var de i stand til at studere overgangen fra kvante til klassisk adfærd.

Deres resultater afslørede, at efterhånden som fotoner stødte på stigende mængder af miljøstøj og interaktioner, mistede de gradvist deres kvanteegenskaber. Forskerne identificerede en kritisk tærskel, ud over hvilken fotonernes adfærd kunne beskrives nøjagtigt af klassisk fysik, mens deres adfærd under denne tærskel forblev kvantemekanisk. Denne tærskel repræsenterede det punkt, hvor kvantekohærens effektivt blev ødelagt af miljøet.

Konsekvenser:

Opdagelsen af ​​denne kritiske tærskel har betydelige implikationer for vores forståelse af kvantemekanik og dens forhold til klassisk fysik. Det giver eksperimentel dokumentation for dekohærens teorien, som tyder på, at miljøet spiller en afgørende rolle i at få kvantesystemer til at miste deres kvantekohærens og blive klassiske. Denne opdagelse har også potentielle implikationer for kvanteteknologier, såsom kvanteberegning og kvantekommunikation, hvor opretholdelse af kvantekohærens er afgørende for at opnå praktiske anvendelser.

Konklusion:

Ved eksperimentelt at identificere, hvordan fundamentale partikler mister overblikket over deres kvantemekaniske egenskaber, har fysikere fået dybere indsigt i grænsen mellem kvante- og klassiske verdener. Dette gennembrud fremmer vores forståelse af overgangen fra kvante til klassisk adfærd og kan bane vejen for fremskridt inden for kvanteteknologier og udforskning af fundamentale aspekter af virkeligheden på kvanteniveau.