4 квантовых прорыва

В августе Китай отправил в космос первый в мире спутник квантовой связи. Запуск аппарата стал важным событием как в мире науки, так и в мире политики. Ученые считают, что запуск спутника сделает возможным исследование важного для науки процесса квантовой телепортации. Другие свежие открытия в мире квантовой физики ― в материале «Вместе с тем». 

Космическая паутина

Открытия в мире квантовой физики приближают человечество к ответу на один из самых главных вопросов: «С чего все началось?». Ученые Калифорнийского университета и Института Макса Планка еще в 2014 году смогли получить важные данные о космической паутине ― невидимых нитях энергии, связывающих все пространство космоса. Физики использовали световое излучение, исходящее от квазара — одного из самых ярких во Вселенной объектов.

Нити космического водорода не только поглощают ультрафиолет, испускаемый квазарами, но и сами начинают излучать свет ― благодаря этому свету ученым и удалось «увидеть» нити. Сегодня это открытие позволяет предположить, что звезды группируются вблизи нитей энергии, а также позволяет понять — как Вселенная создавала сама себя.

Солнечный нейтрино

Нейтрино ― это частицы с особыми свойствами. Они почти не взаимодействует с видимой материей, и поэтому могут вылетать из ядер звезд и с огромной скоростью перемещаться на любые расстояния. Например, от Солнца до Земли нейтрино долетает за 8 минут, что приблизительно равно скорости солнечного света. Однако в отличие от видимого светового спектра, нейтрино пролетает нашу планету насквозь. По данным ученых, через каждый квадратный сантиметр Земли каждую секунду пролетает около 65 млрд нейтрино.

Благодаря детектору «Борексино», расположенному в подземной лаборатории Национального института ядерной физики Италии, ученым удалось детально изучить нейтрино и получить сведения о термоядерных процессах на Солнце/ princeton.edu

В 2014 году группа физиков (в том числе и из России, — прим. «Вместе с тем») зарегистрировала потоки нейтрино, зарождающихся на Солнце. Исследование стало возможным благодаря детектору «Борексино», установленному в подземной лаборатории Гран Сассо в Италии. Ученые доказали теорию, существующую уже более 60 лет. Если когда-нибудь человечеству удастся приручить «свободную» частицу, то в нашем распоряжении окажется идеальное, не знающее помех средство передачи.

Эффект «замедления» времени в макромире

Законы квантовой физики не работают в нашем макромире. Правила микромира перестают действовать по отношению к объектам крупнее атома. Но почему так происходит? Австрийские физики рассказали, что по правилам квантовой физики взаимодействию предметов в макромире препятствует эффект «замедления» времени. Этот эффект производит сила гравитации, характерная для всех больших объектов.

Согласно общей теории относительности, ход времени замедляется в сильных гравитационных полях. Существование этого феномена было подтверждено экспериментальным путем/lfly.ru

Чем тело больше, тем активнее оно контактирует с другими телами, и тем активнее распадается их квантовая связь. Этот процесс называется «декогеренция», дословно — взаимодействие объектов с атомами, молекулами и прочими проявлениями окружающей среды, в ходе которого квантовое состояние нарушается. Исследование австрийских ученых позволяет нам получить точные представления как о квантовой, так и о классической физике, а также о границах применения этих двух наук.

Электронно-атомная «бабочка»

В обычных атомах электроны располагаются на расстоянии в 0,1 нанометра от их ядра. Но существуют так называемые Ридберговские атомы, где электрон может находиться на расстоянии, превышающем норму в сотни и тысячи раз. Изучая подобное явление, ученые поняли, что такие электроны могут связывать один атом с другим. При связи атомы образуют необычную молекулу Ридберга, имеющую форму бабочки.

Руководитель проекта исследования Криc Грин из американского университета Пардью опубликовал статью об исследовании, в ходе которого впервые получилось увидеть как электроны атомов в молекуле Ридберга вращаются вокруг ядер. Из-за своеобразной формы полученного шлейфа, физики назвали явление электронно-атомной «бабочкой».

Разработка квантового компьютера ― одна из главных задач современной физики. В то время как обычные компьютеры решают математические операции последовательно, квантовые машины смогут работать с бесконечным объемом данных. Это сделает возможным новые открытия во всех сферах: от медицины до экономики/ thewestsidestory.net

«Бабочки» имеют «большой дипольный момент». Это значит, что в таких молекулах есть зоны как с положительным, так и с отрицательными зарядами. Это свойство помогает физикам производить с молекулой различные манипуляции, менять ее структуру. Как обещают ученые, открытие электронно-атомной бабочки ― это серьезный шаг к созданию первых квантовых компьютеров.

Заглавное фото: космическая паутина проходит сквозь всю Вселенную и соединяет космические тела энергией, состоящей преимущественно из темной материи /5.ua