Co je Quantum Zeno efekt?

kvantový Zeno efekt je jev v kvantová fyzika kde pozorování částice brání jejímu rozpadu, jako by tomu bylo při absenci pozorování.

Název pochází z klasického logického (a vědeckého) paradoxu, který představil starověký filozof Zeno z Elea. V jedné z přímějších formulací tohoto paradoxu, abyste dosáhli jakéhokoli vzdáleného bodu, musíte překročit polovinu vzdálenosti k tomuto bodu. K dosažení tohoto cíle však musíte překročit polovinu této vzdálenosti. Nejprve však polovina této vzdálenosti. A tak dále... takže se ukáže, že ve skutečnosti máte k překonání nekonečného počtu polovičních vzdáleností, a proto to ve skutečnosti nemůžete nikdy dosáhnout!

Kvantový Zeno efekt byl původně představen v roce 1977 v článku „Zenoův paradox v kvantové teorii“ (Journal of Mathematical Physics, PDF), kterou napsali Baidyanaith Misra a George Sudarshan.

V článku je popsanou situací radioaktivní částice (nebo, jak je popsáno v původním článku, „nestabilní kvantový systém“). Podle kvantové teorie existuje určitá pravděpodobnost, že tato částice (nebo „systém“) projde úpadkem v určitém časovém období do jiného stavu, než ve kterém začala.

Misra a Sudarshan však navrhli scénář, ve kterém opakované pozorování částice skutečně zabrání přechodu do stavu rozpadu. To může určitě připomenout běžný idiom „sledovaný hrnec se nikdy nevaří“, s výjimkou namísto pouhého pozorování Pokud jde o obtížnost trpělivosti, jedná se o skutečný fyzický výsledek, který lze (a byl) experimentálně potvrdit.

Fyzické vysvětlení kvantově fyzika je složitá, ale docela dobře pochopitelná. Začněme přemýšlením o situaci, jak se to normálně děje, bez kvantového Zeno efektu v práci. Popsaný „nestabilní kvantový systém“ má dva stavy, řekněme jim stav A (nerozpoznaný stav) a stav B (rozpadlý stav).

Pokud nebude systém pozorován, časem se bude vyvíjet z neidentifikovaného stavu do a superpozice stavu A a stavu B, s pravděpodobností, že budou v obou státech založeny čas. Když je provedeno nové pozorování, vlnová funkce, která popisuje tuto superpozici stavů, se zhroutí do stavu A nebo B. Pravděpodobnost, do kterého stavu se zhroutí, je založena na množství času, který uplynul.

Je to poslední část, která je klíčem ke kvantovému Zeno efektu. Pokud uděláte řadu pozorování po krátkém časovém období, pravděpodobnost, že systém bude v stav A během každého měření je výrazně vyšší než pravděpodobnost, že systém bude ve stavu B. Jinými slovy, systém se neustále zhroutil zpět do nečinného stavu a nikdy neměl čas vyvinout se do stavu rozkladu.

Stejně tak kontraintuitivní, jak to zní, to bylo experimentálně potvrzeno (stejně jako následující efekt).

Existují důkazy o opačném účinku, který je popsán v Jim Al-Khalili's Paradox jako „kvantový ekvivalent zírání na rychlovarnou konvici a zrychlení vaření. Přestože je tento výzkum stále poněkud spekulativní, jde do jádra těch nejhlubších a nejhlubších možná důležité oblasti vědy v 21. století, jako je práce na budování toho, co je volal a kvantový počítač"Tento efekt byl experimentálně potvrzeno.