Физики впервые напрямую проверили два постулата Фейнмана о квантовых путях
Ученые восстановили вероятностные амплитуды более 1,4 млн возможных путей одиночного фотона. Результаты опыта подтвердили два ключевых положения предложенного Ричардом Фейнманом описания квантового мира.
Источник: Новости науки
МОСКВА, 28 августа /Новости науки/. Китайские физики впервые напрямую проверили два основных постулата интеграла по траекториям Фейнмана. Результаты исследования опубликовал журнал Science Advances.
Согласно идее Фейнмана, квантовый объект движется между двумя точками не по одной определенной траектории.
Расчет должен учитывать все возможные пути, которые складываются как волны — усиливают или ослабляют друг друга. При этом амплитуды всех путей одинаковы по величине, а их фазы зависят от классического действия — физической величины, описывающей движение системы.
«Поведение каждого фотона согласуется с суперпозицией всех этих путей. Это указывает, что они могут отражать физический аспект квантовой реальности», — пишут авторы работы. При этом ученые подчеркивают, что для окончательного ответа на вопрос о реальности квантовых путей потребуются более точные методы.
Исследователи из Южно-Китайского педагогического университета провели опыт с одиночными фотонами длиной волны 795 нанометров. Пространство разделили на 17 возможных положений, а время движения — на пять последовательных интервалов. В результате число возможных маршрутов достигло 1 419 857 — это 17 в пятой степени.
Ученые не наблюдали все эти траектории непосредственно. Они измеряли так называемые пропагаторы — вероятностные амплитуды перехода фотона между отдельными точками, — а затем восстановили из них амплитуды каждого возможного пути. Полученное распределение сравнили с показаниями камеры и с результатом обычного сложения классических вероятностей.
Экспериментальное распределение совпало с квантовым предсказанием и заметно отличалось от классического. Совпадение данных с расчетами составило около 95% для обоих постулатов. Точность измерения отдельных переходов ученые предварительно повысили с 87,6 до 98,5%.
Ричард Фейнман сформулировал подход интеграла по траекториям в 1948 году. Математически он равнозначен уравнению Шрёдингера, но описывает развитие квантовой системы как сумму всех возможных историй.
Этот метод широко применяется в квантовой теории поля, физике конденсированного состояния и космологии, однако лежащие в его основе постулаты до сих пор не проверяли напрямую.
Авторы рассчитывают использовать разработанный метод для изучения запутанных квантовых историй, неопределенного порядка событий, перехода от квантового мира к классическому, а также систем с взаимодействиями и искривленным пространством-временем.
Согласно идее Фейнмана, квантовый объект движется между двумя точками не по одной определенной траектории.
Расчет должен учитывать все возможные пути, которые складываются как волны — усиливают или ослабляют друг друга. При этом амплитуды всех путей одинаковы по величине, а их фазы зависят от классического действия — физической величины, описывающей движение системы.
«Поведение каждого фотона согласуется с суперпозицией всех этих путей. Это указывает, что они могут отражать физический аспект квантовой реальности», — пишут авторы работы. При этом ученые подчеркивают, что для окончательного ответа на вопрос о реальности квантовых путей потребуются более точные методы.
Исследователи из Южно-Китайского педагогического университета провели опыт с одиночными фотонами длиной волны 795 нанометров. Пространство разделили на 17 возможных положений, а время движения — на пять последовательных интервалов. В результате число возможных маршрутов достигло 1 419 857 — это 17 в пятой степени.
Ученые не наблюдали все эти траектории непосредственно. Они измеряли так называемые пропагаторы — вероятностные амплитуды перехода фотона между отдельными точками, — а затем восстановили из них амплитуды каждого возможного пути. Полученное распределение сравнили с показаниями камеры и с результатом обычного сложения классических вероятностей.
Экспериментальное распределение совпало с квантовым предсказанием и заметно отличалось от классического. Совпадение данных с расчетами составило около 95% для обоих постулатов. Точность измерения отдельных переходов ученые предварительно повысили с 87,6 до 98,5%.
Ричард Фейнман сформулировал подход интеграла по траекториям в 1948 году. Математически он равнозначен уравнению Шрёдингера, но описывает развитие квантовой системы как сумму всех возможных историй.
Этот метод широко применяется в квантовой теории поля, физике конденсированного состояния и космологии, однако лежащие в его основе постулаты до сих пор не проверяли напрямую.
Авторы рассчитывают использовать разработанный метод для изучения запутанных квантовых историй, неопределенного порядка событий, перехода от квантового мира к классическому, а также систем с взаимодействиями и искривленным пространством-временем.
