Fizyka kwantowa uproszczona

Fizykom udało się dokonać właśnie sporego przełomu w fizyce kwantowej i to w dość niespodziewanym kierunku. Otóż udało się ją uprościć - odkryli oni, że dualizm korpuskularno-falowy obiektów kwantowych i ich nieoznaczoność są tak naprawdę przejawem tego samego zjawiska.

Patrick Coles, Jedrzej Kaniewski oraz Stephanie Wehner pracując w Centre for Quantum Technologies na Narodowym Uniwersytecie Singapuru zostali popchnięci przeczuciem, że oba te zjawiska powinny być ze sobą powiązane i tak się w istocie okazało. Podeszli oni po prostu do zagadnienia z punktu widzenia informacji jaką możemy uzyskać na temat danego układu.

Dualizm korpuskularno-falowy polega na tym, że obiekty kwantowe mogą się czasem zachowywać jak cząstki, a czasem jak fale, co najlepiej obrazuje doświadczenie Younga polegające na przepuszczeniu wiązki cząstek przez dwie wąskie szczeliny. Na detektorze danych cząstek (ekranie) po drugiej stronie pojawia się wzór interferencyjny wskazujący na to, że tak naprawdę zachowują się one jak fale, natomiast gdy użyjemy tylko jednej szczeliny lub gdy ustawimy przy jednej z dwóch niemal nieinwazyjny czujnik to wzór interferencyjny znika i otrzymujemy wynik taki jakiego można by się spodziewać po cząstkach.

Nieoznaczoność z kolei, z której Wernerowi Heisenbergowi udało się uczynić zasadę fizyki, oznacza tyle, że nie możemy zmierzyć z dowolną dokładnością pewnych par wielkości. Na przykład mierząc dokładniej pozycję atomu, mniej wiemy o jego prędkości - a nie jest to zależne od dokładności (lub niedokładności) używanych metod czy instrumentów lecz wynika z samej natury rzeczywistości.

Możliwe jest stworzenie równań matematycznych opisujących to ile można się dowiedzieć o określonych parach, na co wpływ ma właśnie nieoznaczoność, a Colesowi, Kaniewskiemu i Wehner udało się odkryć, że da się w tym celu przetworzyć także całą matematykę używaną wcześniej do opisywania dualizmu korpuskularno-falowego - czyli tak naprawdę mamy do czynienia z manifestacją tego samego zjawiska fizycznego.

Ich odkrycie ma nie tylko duże znaczenie teoretyczne, lecz może także szybko znaleźć zastosowanie praktyczne, bo może doprowadzić do powstania nowej generacji protokołów kryptograficznych.

Źródło: