在物理实验中,表明您所看到的是真实量子行为的迹象之一是某些数字(称为量子界限)是否出现在您的计算中。
就像 Pi 很可能出现在你的方程中一样当涉及到一个圈子时, 量子界限例如 4、6 和 2?2物理学家用它们来指示他们何时离开经典物理学领域进入量子世界。但现在一项新研究表明它们根本不存在任何纯粹的“量子”。
让我们在这里退一步,因为除非您熟悉实际发生的情况,否则这非常棘手。 首先,我们有经典物理学与量子力学。
经典物理学涵盖了化学和物理学领域所做的所有工作20世纪之前,包括元素周期表的分类,、光的波动理论和牛顿力学。 基本上,如果你可以轻松地观察到某些东西,你可能可以使用以下定律:经典物理学来解释它。
另一方面,量子力学只是相当新的事物,它试图解释构成宇宙的光子、电子和其他非常微小的粒子的奇怪且看似随机的行为。
在物理学中,你越小,事情就越奇怪,而量子力学可以帮助你理解这一切。
正如加州大学戴维斯分校网站所解释的,“具有“正常”尺寸(大于分子且小于行星)、处于“正常”温度(接近室温的任何地方)、以“正常”速度(0 米/秒 - 任何明显的速度)的物体小于光速)符合经典力学中提出的模型。”
但是,一旦你试图观察的系统开始超出这些参数,你可能不得不诉诸量子力学,它“诞生于经典力学无法协调理论与实验”,加州大学戴维斯分校说。
两者之间最根本的区别之一是量子力学允许某些粒子之间的相关性和相互作用彼此相距甚远,而经典物理学绝对不会。
一个例子是量子纠缠- 一种奇怪的现象,两个量子粒子相互作用,使它们变得紧密相连,并且本质上“共享”存在。 这意味着一个粒子发生的事情将立即直接影响另一个粒子发生的事情 - 即使另一个粒子距离许多光年远。
爱因斯坦本人也曾为这个想法而苦苦挣扎,最著名的是嘲笑它为“幽灵般的远距离行动”,现在它已成为解决问题的关键下一代计算机。
量子界限被认为是向物理学家发出的一个信号,表明他们的实验中发生的事情只能用量子力学定律来解释,但西班牙物理学家的一项新研究表明,它们可能并不像量子力学那样完全是“量子”。我们假设。
为了证明这一点,塞维利亚大学的团队进行了三个不同的实验,使用量子界限来区分量子现象和经典现象。
正如 Lisa Zyga 为 Phys.org 报道的那样,这些实验旨在展示一个系统是否可以违反所谓的量子不等式。 违反越大,系统的量子性越大,最大违反被定义为量子界限。
“量子界限源自实验中的概率分布,并且是特定的数字 - 例如,贝尔不等式量子界限为 2?2(约 2.82),称为 Tsirelson 界限,”齐加说。 “这里讨论的另外两个不等式的量子界限为 4 和 6。无论是理论上还是实验上,对量子不等式的违反都没有超过这些界限。”
塞维利亚团队的三个实验涉及沿一米长的传输线发射微波,并根据经典假设和违反量子不等式计算其最终行为的概率。
他们发现经典实验的结果边界为 2.78、3.93 和 5.93,所有这些结果实际上都“击败”了量子实验的结果,因为它们距离 4、6 和 2 的量子边界有多近? 2 (2.82),“提供了强有力的证据证明量子和经典实验产生相同的界限,”齐加说。
所以? 现在怎么办? 这些结果需要在更多的实验中重复,直到我们能够确定量子界限实际上是量子行为的相当无效的信号,但如果它们是,它实际上可以帮助科学家们寻求建立世界上第一个像电脑一样快
这两个实验之间的一个区别是,经典实验比量子实验需要更多的能量来实现这些界限,这对于效率来说是一个无赖,但我们对基于经典物理构建计算机的了解比量子物理要多得多,所以也许有空间将两者结合起来。
“与对环境非常敏感的量子系统相比,我们实验中的电线可以弯曲、移动、加热等,结果都是一样的,”团队成员之一迭戈·弗鲁斯塔利亚(Diego Frustaglia)说道,告诉 Phys.org。 “这表明量子技术实际上是使用量子系统加上模仿量子系统的经典系统构建的未来。”
我们已经说过一次,而且还会再说一遍,但现在是成为一名物理学家的最佳时机。