`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Леонид Бараш

Соотношение неопределенностей: новый взгляд на старую проблему

0 
 

Почти 90 лет после того как Вернер Гейзенберг впервые сформулировал принцип неопределенности, группа исследователей из трех стран по-новому взглянула на этот фундаментальный принцип квантовой физики, представив первую строгую формулировку, поддерживающую принцип неопределенности Гейзенберга, как им было установлено.

В Journal of Mathematical Physics исследователи сообщили о новом способе определения ошибки измерения, который позволяет точно характеризовать основные ограничения для данных, доступных в квантовых экспериментах. Квантовая механика требует разработки приближенных методов совместных измерений, потому что сама теория запрещает одновременные точные измерения координаты и импульса (в общем, любых сопряженных наблюдаемых) – и это содержание соотношения неопределенностей, проверенного исследователями.

«Любопытно, что с тех пор как Вернер Гейзенберг, один из создателей квантовой механики, дал интуитивную формулировку этого принципа, только совсем недавно были предприняты серьезные попытки сделать утверждение достаточно точным, чтобы можно было проверить его обоснованность», - сказал проф. Пол Буш (Paul Busch) из Университета Йорка, который сотрудничал с Пекка Лахти (Pekka Lahti) из Университета Турку в Финляндии и Райнхардом Ф. Вернером (Reinhard F. Werner) из Университета Лейбница в Ганновере, Германия.

«Наш метод определения ошибок и возмущений в квантовых измерениях позволил нам доказать компромиссное соотношение ошибка-возмущение именно в той формулировке, которую предусмотрел Гейзенберг», - сказал проф. Буш.

Первым шагом было доказать соотношение неопределенностей для специального класса приближенных одновременных измерений координаты и импульса – класса с хорошими свойствами симметрии. Основная сложность заключалась в том, чтобы найти способ сведения наиболее общего случая к этой симметрии. Это представляло собой довольно сложную цепочку рассуждений, использующих несколько глубоких идей высшей математики. Формулировка и доказательство набора измерений соотношений неопределенностей для канонических пар наблюдаемых было обобщено в одной возможной строгой интерпретации утверждения Гейзенберга, сделанного им в 1927 г.

«Мы смогли определить меры ошибки и возмущения как показателей качества, характеризующих работу любого измерительного прибора. Таким образом, наши меры описывают, насколько хорошо данное устройство позволяет определить, например, положение электрона, и каково при этом будет возмущение импульса, - пояснил проф. Буш. - Мы считаем, что наш подход является первым, который дает ошибки измерений, являющиеся не просто математически правдоподобными, но что еще более важно, они могут быть оценены из статистических данных, предоставленных близкими измерениями, так что числа, которые кем-то определяются как «ошибки», на самом деле являются показателями качества эксперимента».

Эта работа является особенно своевременной и важной, так как некоторые недавние исследования ставили принцип Гейзенберга под сомнение. Если бы интерпретация квантовомеханического неравенства, предложенного М. Одзавой (M. Ozawa), была верна, то это дало бы возможность предположить, что квантовая неопределенность может быть менее строгой, чем считалось за последние 80 лет или около того. Если бы эти утверждения были справедливыми, то они могли бы серьезно повлиять на наше понимание того, как функционирует физический мир. Буш, Лахти и Вернер утверждают, что такой подход является ошибочным, так как неравенство Одзавы может рассматриваться в качестве соотношения ошибка—возмущение только при определенных ограничениях.

Результаты этого исследования – доказательство разнообразия формулировок отношения погрешности измерений (и возмущений) – подчеркивают фундаментальные пределы измерений в квантовой физике. Поскольку современные технологии постоянно продвигаются вперед, управляя все меньшими объектами (например, нанотехнологии, квантовые вычисления, квантовая криптография), приближается время, когда функционирование устройств может прийти в противоречие с конечными квантовыми ограничениями. Эти результаты могут, например, подкреплять безопасность квантовых криптографических протоколов, поскольку они основаны на справедливости принципа неопределенности Гейзенберга.

Что же дальше? «Удивительно, но мы свидетели только начала систематического осмысления погрешности измерения и возмущения, которое оно вносит, - сказал проф. Буш. - Без сомнения, исследователи найдут новые интересные соотношения для ошибок измерения, например, на основе измерения энтропии. Похоже, что в последнее время споры вокруг квантовой неопределенности уже вдохновили многих исследователей начать собственные изыскания в этой области».

Соотношение неопределенностей новый взгляд на старую проблему

Почти 90 лет после того как Вернер Гейзенберг впервые сформулировал принцип неопределенности, группа исследователей из трех стран попыталась по-новому взглянуть на этот фундаментальный принцип квантовой физики, дав первую строгую формулировку, поддерживающую принцип неопределенности в интерпретации Гейзенберга

0 
 

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT