Что такое квант: разбираемся в основах квантовой физики

Она лежит в основе работы квантовых компьютеров и многих других квантовых технологий. Во-первых, это квантовая механика – раздел теоретической физики, изучающий закономерности микромира на основе представлений о квантовании физических величин. Кроме того, по традиции «квантом действия» иногда называют постоянную Планка. В современном понимании это название может иметь тот смысл, что постоянная Планка является естественной единицей измерения действия и других физических величин такой же размерности (например, момента импульса). Однако классические компьютеры не могут решить ее из-за практически бесконечного набора возможных вариантов построения.

Квантовая механика: новые возможности и вызовы

В начале XIX века химические исследования Джона Дальтона и Амедео Авогадро придали вес атомной теории материи, идее, на которой Джеймс Клерк Максвелл, Людвиг Больцман и другие построили кинетическую теорию газов. Успехи кинетической теории ещё больше укрепили веру в идею о том, что материя состоит из атомов, однако у этой теории также были недостатки, которые можно было устранить только с развитием квантовой механики[31]. В то время как ранняя концепция атомов из греческой философии состояла в том, что они были неделимыми единицами — слово «атом» происходит от греческого «неразрезаемый» — в XIX веке были сформулированы гипотезы о субатомной структуре. Одним из важных открытий в этом отношении было наблюдение Майклом Фарадеем в 1838 году свечения, вызванного электрическим разрядом внутри стеклянной трубки, содержащей газ при низком давлении.

Связь с другими научными теориями

Экспериментально наблюдалось проявление квантовых эффектов в макроскопическом масштабе в активном (броуновском) движении гранул с размерами в десятые доли миллиметра в сверхтекучем гелии[148]. Состояния, которые не являются разделимыми, называются запутанными или сцепленными[105][106]. Квантовая механика была разработана в первые десятилетия XX века из-за необходимости объяснить явления, которые не нашли объяснения в рамках классического подхода[28]. Научные исследования волновой природы света начались в XVII и XVIII веках, когда такие учёные, как Роберт Гук, Христиан Гюйгенс и Леонард Эйлер, предложили волновую теорию света, основанную на экспериментальных наблюдениях[29]. В 1803 году английский эрудит Томас Юнг описал знаменитый эксперимент с двумя щелями. Этот эксперимент сыграл важную роль в общем признании волновой теории света[30].

Можете ли рассказать о принципе взаимодействия в квантовой физике?

Изменение состояния одной частицы мгновенно отражается на состоянии других частиц системы. Две частицы предварительно приводятся в запутанное состояние, а затем изменение состояния одной из них мгновенно переносится на другую частицу. Например, кванты это фотон может находиться одновременно в суперпозиции нескольких состояний с разными значениями энергии, импульса и поляризации. Она была введена Максом Планком в 1900 году при рассмотрении задачи об излучении абсолютно черного тела.

• Интерференция – явление, проявляющееся взаимодействием волн и приводящее к образованию интерференционной картины.
• Вступают в действие квантовые вентили — устройства для манипуляции кубитами и выполнения операций.
• Вторая задача состояла в том, чтобы создать два зеркала на торцах рабочего кристалла.
• Их нужно выбирать соответствующим образом, чтобы получить количественное описание квантовой системы, что является необходимым шагом для предсказания поведения физических систем.
• В отличие от классической механики, которая описывает макроскопические объекты, квантовая механика объясняет распределение энергии, состояния частиц и их взаимодействие.

Парадоксы и интересные факты о квантах

Это объясняется тем, что при наблюдении квантовая система «коллапсирует» в одно определенное состояние. Когда мы измеряем спин частицы, мы получаем только один из этих двух возможных результатов. Но до измерения спин находится в состоянии суперпозиции, то есть может быть одновременно и вверх, и вниз.

Какие приложения имеются для квантовой физики?

• Это значит, что эти величины не могут принимать любые значения, а могут изменяться только дискретно, то есть на определенных уровнях.
• В основе понятия лежит представление квантовой механики о том, что некоторые физические величины могут принимать только определённые значения (говорят, что физическая величина квантуется).
• Они определяют свойства и поведение объектов на молекулярном и атомном уровнях, исследование которых позволяет строить новые технологии и понимать фундаментальные законы Вселенной.
• Экспериментально наблюдалось проявление квантовых эффектов в макроскопическом масштабе в активном (броуновском) движении гранул с размерами в десятые доли миллиметра в сверхтекучем гелии[148].
• При этом речь идет о найме, а не о частных управляющих капиталом, использующих количественный подход.
• В теории струн одно из многих колебательных состояний струны соответствует гравитону, квантовомеханической частице, переносчика гравитационного взаимодействия[156][157].

Она никогда не была полной и непротиворечивой, и была скорее набором эвристических поправок к классической механике[46]. Старая теория теперь понимается как полуклассическое приближение[47] к современной квантовой механике[48]. Квантовая механика открыла перед нами новые возможности, которые не существовали в классической физике. Она позволила нам понять, как работают основные физические явления, такие как взаимодействие между частицами, собственные значения энергии и спин частиц, а также вероятность нахождения частицы в определенном состоянии. Благодаря этим достижениям, квантовая механика стала фундаментальной основой для развития новых технологий и научных направлений. Квантовая физика имеет широкий спектр приложений в таких областях, как квантовая информатика, квантовая оптика, квантовая электроника, квантовая физика твердого тела и квантовая химия.

Краткое описание кванта и его свойств

Это явление является причиной нарушения принципов суперпозиции и наблюдения взаимодействия среды с квантовой системой. Квантовая механика – основная теория, изучающая микромир, описывающая свойства и поведение частиц на квантовом уровне. В отличие от классической механики, которая описывает макроскопические объекты, квантовая механика объясняет распределение энергии, состояния частиц и их взаимодействие. Квантовая физика изучает поведение микрочастиц и систем на квантовом уровне и описывает особенности и законы, которые регулируют их взаимодействие. В последние десятилетия квантовая физика стала основой для развития таких передовых технологий, как квантовые компьютеры и криптография.

Многие макроскопические свойства классической системы являются прямым следствием квантового поведения её частей. Когда квантовая механика была первоначально сформулирована, она применялась к моделям, пределом соответствия которых была нерелятивистская классическая механика. Другой метод называется «квазиклассическим уравнением движения» и применяется к системам, для которых квантовая механика даёт лишь небольшие отклонения от классического поведения.

Свойства квантов

admin_stdsin

Tüm Yazar Gönderileri