Fyzici z Varšavské univerzity dokazují existenci imaginární části kvantové mechaniky

Vědci z mezinárodního týmu složeného z fyziků z Centra optických kvantových technologií na Varšavské univerzitě dokázali, že imaginární část kvantové mechaniky lze pozorovat ve skutečném světě. Tento úspěch poskytne lepší pochopení zdrojů účinnosti kvantových superpočítačů. Výsledky výzkumu byly publikovány v publikacích „Physical Review Letters“ a „Physical Review A“.
Vědci z mezinárodního týmu složeného z fyziků z Centra optických kvantových technologií na Varšavské univerzitě dokázali, že imaginární část kvantové mechaniky lze pozorovat ve skutečném světě. Tento úspěch poskytne lepší pochopení zdrojů účinnosti kvantových superpočítačů. Výsledky výzkumu byly publikovány v publikacích „Physical Review Letters“ a „Physical Review A“. Fyziky už téměř století zajímá základní otázka: proč jsou v kvantové mechanice tak důležitá komplexní čísla, tedy čísla obsahující imaginární číslo a? Obvykle se předpokládalo, že jsou pouze matematickým trikem, který usnadňuje popis jevů, a pouze výsledky vyjádřené v reálných číslech mají fyzický význam. Polsko-čínsko-kanadský tým vědců však dokázal, že imaginární část kvantové mechaniky lze pozorovat v reálném světě. Výsledky jejich výzkumu mohou pomoci lépe porozumět zdrojům efektivity kvantových počítačů - výpočetních strojů, které jim umožňují řešit některé problémy rychlostí nedosažitelnou pro klasické počítače.     Teorie a experiment ─ Naše naivní představy o schopnosti čísel popsat fyzický svět vyžadují významnou rekonstrukci. Doposud se věřilo, že pouze reálná čísla souvisejí s měřitelnými fyzikálními veličinami. Ve společné studii s vědci z University of Science and Technology of China (USTC) v Hefei a University of Calgary (UCalgary) jsme však našli kvantové stavy zapletených fotonů, které nelze odlišit bez použití komplexních čísel, 'vysvětluje Dr. Alexander Streltsov z Centra optických kvantových technologií (QOT) Varšavské univerzity.     Vědci provedli experiment, který potvrdil důležitost komplexních čísel pro kvantovou mechaniku. ─ Ve fyzice byla komplexní čísla považována za čistě matematickou povahu. V rovnicích kvantové mechaniky hrají zásadní roli, bylo s nimi zacházeno jako s nástrojem pro usnadnění výpočtů. Teoreticky a experimentálně jsme však dokázali, že existují kvantové stavy, které lze odlišit, pouze když jsou výpočty prováděny s nepostradatelnou účastí komplexních čísel, 'říká Dr. Alexander Streltsov.     Hra fotonů Experiment ověřující roli komplexních čísel v kvantové mechanice může být představen ve formě hry Alice a Boba za účasti mistra, který hru vede. Pomocí zařízení s lasery a krystaly sváže herní mistr dva fotony do jednoho ze dvou kvantových stavů, což k jejich rozlišení nezbytně vyžaduje použití komplexních čísel. Poté je jeden foton odeslán Alici a druhý Bobovi. Každý z nich měří svůj foton a poté komunikuje s druhým, aby vytvořil existující korelace.     ─ Předpokládejme, že výsledky měření Alice a Boba mohou být pouze 0 nebo 1. Alice vidí nesmyslnou sekvenci 1 s a 0 s, stejně tak i Bob. Pokud však komunikují, mohou navázat spojení mezi příslušnými měřeními. Pokud jim herní mistr poslal korelovaný stav, když jeden vidí skóre 0, druhý také. Pokud obdrželi antikorelační stav, když Alice změří 0, Bob bude 1. Díky vzájemné dohodě by Alice a Bob mohli odlišit naše státy, ale pouze v případě, že jejich kvantová podstata byla zásadně složitá - vysvětluje fyzik z QOT UW.     Vědci pro teoretický popis použili teorii kvantových zdrojů. Samotný experiment s lokální diferenciací zapletených dvoufotonových stavů byl proveden v laboratoři v Hefei technikou lineární optiky. Ukázalo se, že kvantové stavy připravené vědci jsou rozlišitelné, což dokazuje, že komplexní čísla jsou nedílnou, nesmazatelnou součástí kvantové mechaniky.     Centrum optických kvantových technologií na Varšavské univerzitě je jednotkou programu Mezinárodních výzkumných programů realizovaných Nadací pro polskou vědu z prostředků operačního programu Inteligentní rozvoj. Sídlem jednotky je Centrum nových technologií na Varšavské univerzitě. Na QOT UW probíhá výzkum využití kvantových jevů, jako je kvantová superpozice nebo zapletení do optických technologií. Tyto jevy mají potenciální aplikace v komunikaci, schopné zajistit bezpečnost přenosu dat, v zobrazování, protože přispívají ke zlepšení rozlišení, a v metrologii - ke zvýšení přesnosti měření.
Vědci z mezinárodního týmu složeného z fyziků z Centra optických kvantových technologií na Varšavské univerzitě dokázali, že imaginární část kvantové mechaniky lze pozorovat ve skutečném světě. Tento úspěch poskytne lepší pochopení zdrojů účinnosti kvantových superpočítačů. Výsledky výzkumu byly publikovány v publikacích „Physical Review Letters“ a „Physical Review A“.
Fyziky už téměř století zajímá základní otázka: proč jsou v kvantové mechanice tak důležitá komplexní čísla, tedy čísla obsahující imaginární číslo a? Obvykle se předpokládalo, že jsou pouze matematickým trikem, který usnadňuje popis jevů, a pouze výsledky vyjádřené v reálných číslech mají fyzický význam. Polsko-čínsko-kanadský tým vědců však dokázal, že imaginární část kvantové mechaniky lze pozorovat v reálném světě. Výsledky jejich výzkumu mohou pomoci lépe porozumět zdrojům efektivity kvantových počítačů – výpočetních strojů, které jim umožňují řešit některé problémy rychlostí nedosažitelnou pro klasické počítače.
Teorie a experiment
─ Naše naivní představy o schopnosti čísel popsat fyzický svět vyžadují významnou rekonstrukci. Doposud se věřilo, že pouze reálná čísla souvisejí s měřitelnými fyzikálními veličinami. Ve společné studii s vědci z University of Science and Technology of China (USTC) v Hefei a University of Calgary (UCalgary) jsme však našli kvantové stavy zapletených fotonů, které nelze odlišit bez použití komplexních čísel, ‚vysvětluje Dr. Alexander Streltsov z Centra optických kvantových technologií (QOT) Varšavské univerzity.
Vědci provedli experiment, který potvrdil důležitost komplexních čísel pro kvantovou mechaniku. ─ Ve fyzice byla komplexní čísla považována za čistě matematickou povahu. V rovnicích kvantové mechaniky hrají zásadní roli, bylo s nimi zacházeno jako s nástrojem pro usnadnění výpočtů. Teoreticky a experimentálně jsme však dokázali, že existují kvantové stavy, které lze odlišit, pouze když jsou výpočty prováděny s nepostradatelnou účastí komplexních čísel, ‚říká Dr. Alexander Streltsov.
Hra fotonů
Experiment ověřující roli komplexních čísel v kvantové mechanice může být představen ve formě hry Alice a Boba za účasti mistra, který hru vede. Pomocí zařízení s lasery a krystaly sváže herní mistr dva fotony do jednoho ze dvou kvantových stavů, což k jejich rozlišení nezbytně vyžaduje použití komplexních čísel. Poté je jeden foton odeslán Alici a druhý Bobovi. Každý z nich měří svůj foton a poté komunikuje s druhým, aby vytvořil existující korelace.
─ Předpokládejme, že výsledky měření Alice a Boba mohou být pouze 0 nebo 1. Alice vidí nesmyslnou sekvenci 1 s a 0 s, stejně tak i Bob. Pokud však komunikují, mohou navázat spojení mezi příslušnými měřeními. Pokud jim herní mistr poslal korelovaný stav, když jeden vidí skóre 0, druhý také. Pokud obdrželi antikorelační stav, když Alice změří 0, Bob bude 1. Díky vzájemné dohodě by Alice a Bob mohli odlišit naše státy, ale pouze v případě, že jejich kvantová podstata byla zásadně složitá – vysvětluje fyzik z QOT UW.
Vědci pro teoretický popis použili teorii kvantových zdrojů. Samotný experiment s lokální diferenciací zapletených dvoufotonových stavů byl proveden v laboratoři v Hefei technikou lineární optiky. Ukázalo se, že kvantové stavy připravené vědci jsou rozlišitelné, což dokazuje, že komplexní čísla jsou nedílnou, nesmazatelnou součástí kvantové mechaniky.
Centrum optických kvantových technologií na Varšavské univerzitě je jednotkou programu Mezinárodních výzkumných programů realizovaných Nadací pro polskou vědu z prostředků operačního programu Inteligentní rozvoj. Sídlem jednotky je Centrum nových technologií na Varšavské univerzitě. Na QOT UW probíhá výzkum využití kvantových jevů, jako je kvantová superpozice nebo zapletení do optických technologií. Tyto jevy mají potenciální aplikace v komunikaci, schopné zajistit bezpečnost přenosu dat, v zobrazování, protože přispívají ke zlepšení rozlišení, a v metrologii – ke zvýšení přesnosti měření.

Fyziky už téměř století zajímá základní otázka: proč jsou v kvantové mechanice tak důležitá komplexní čísla, tedy čísla obsahující imaginární číslo a? Obvykle se předpokládalo, že jsou pouze matematickým trikem, který usnadňuje popis jevů, a pouze výsledky vyjádřené v reálných číslech mají fyzický význam. Polsko-čínsko-kanadský tým vědců však dokázal, že imaginární část kvantové mechaniky lze pozorovat v reálném světě. Výsledky jejich výzkumu mohou pomoci lépe porozumět zdrojům efektivity kvantových počítačů – výpočetních strojů, které jim umožňují řešit některé problémy rychlostí nedosažitelnou pro klasické počítače.

Teorie a experiment

─ Naše naivní představy o schopnosti čísel popsat fyzický svět vyžadují významnou rekonstrukci. Doposud se věřilo, že pouze reálná čísla souvisejí s měřitelnými fyzikálními veličinami. Ve společné studii s vědci z University of Science and Technology of China (USTC) v Hefei a University of Calgary (UCalgary) jsme však našli kvantové stavy zapletených fotonů, které nelze odlišit bez použití komplexních čísel, ‚vysvětluje Dr. Alexander Streltsov z Centra optických kvantových technologií (QOT) Varšavské univerzity.

Vědci provedli experiment, který potvrdil důležitost komplexních čísel pro kvantovou mechaniku. ─ Ve fyzice byla komplexní čísla považována za čistě matematickou povahu. V rovnicích kvantové mechaniky hrají zásadní roli, bylo s nimi zacházeno jako s nástrojem pro usnadnění výpočtů. Teoreticky a experimentálně jsme však dokázali, že existují kvantové stavy, které lze odlišit, pouze když jsou výpočty prováděny s nepostradatelnou účastí komplexních čísel, ‚říká Dr. Alexander Streltsov.

Hra fotonů

Experiment ověřující roli komplexních čísel v kvantové mechanice může být představen ve formě hry Alice a Boba za účasti mistra, který hru vede. Pomocí zařízení s lasery a krystaly sváže herní mistr dva fotony do jednoho ze dvou kvantových stavů, což k jejich rozlišení nezbytně vyžaduje použití komplexních čísel. Poté je jeden foton odeslán Alici a druhý Bobovi. Každý z nich měří svůj foton a poté komunikuje s druhým, aby vytvořil existující korelace.

 

─ Předpokládejme, že výsledky měření Alice a Boba mohou být pouze 0 nebo 1. Alice vidí nesmyslnou sekvenci 1 s a 0 s, stejně tak i Bob. Pokud však komunikují, mohou navázat spojení mezi příslušnými měřeními. Pokud jim herní mistr poslal korelovaný stav, když jeden vidí skóre 0, druhý také. Pokud obdrželi antikorelační stav, když Alice změří 0, Bob bude 1. Díky vzájemné dohodě by Alice a Bob mohli odlišit naše státy, ale pouze v případě, že jejich kvantová podstata byla zásadně složitá – vysvětluje fyzik z QOT UW.

Vědci pro teoretický popis použili teorii kvantových zdrojů. Samotný experiment s lokální diferenciací zapletených dvoufotonových stavů byl proveden v laboratoři v Hefei technikou lineární optiky. Ukázalo se, že kvantové stavy připravené vědci jsou rozlišitelné, což dokazuje, že komplexní čísla jsou nedílnou, nesmazatelnou součástí kvantové mechaniky.

Centrum optických kvantových technologií na Varšavské univerzitě je jednotkou programu Mezinárodních výzkumných programů realizovaných Nadací pro polskou vědu z prostředků operačního programu Inteligentní rozvoj. Sídlem jednotky je Centrum nových technologií na Varšavské univerzitě. Na QOT UW probíhá výzkum využití kvantových jevů, jako je kvantová superpozice nebo zapletení do optických technologií. Tyto jevy mají potenciální aplikace v komunikaci, schopné zajistit bezpečnost přenosu dat, v zobrazování, protože přispívají ke zlepšení rozlišení, a v metrologii – ke zvýšení přesnosti měření.