Создан квантовый симулятор для изучения связи ОТО и квантовой физики

Точки соприкосновения квантовой физики и общей теории относительности с трудом поддаются изучению, но ученым удалось разработать модель, способную решить эту проблему. Она позволяет так настроить квантовые частицы, что результат можно перевести в информацию о другой системе, наблюдать которую намного сложнее. Этот «квантовый симулятор» может привести к новым открытиям в теории относительности и квантовой физике.

Общая теория относительности (ОТО) хорошо работает, если надо объяснить феномены космического масштаба, вроде гравитационных волн, вызванных столкновением черных дыр. Квантовая теория отлично описывает феномены на уровне частиц, например, поведение отдельных атомов. Однако удовлетворяющего ученых способа сочетания этих двух теорий пока не найдено. Отчасти из-за очень сложных математических вычислений. Отчасти — из-за проблем с проведением подходящих экспериментов: необходимо придумать ситуацию, в которой играют важную роль и феномены теории относительности, и становятся видимыми квантовые эффекты.

Физики из Технического университета Вены разработали новый подход к этой проблеме — так называемый квантовый симулятор. Вместо того чтобы исследовать систему квантовых частиц в искривленном пространстве-времени непосредственно, они предлагают создать «модельную систему», которая позволяет получать информацию о заинтересовавшей ученых системе по аналогии, пишет Science Daily.

Суть идеи квантового симулятора проста: многие физические системы похожи. Даже если они состоят из совершенно разных частиц или у них разный масштаб, они подчиняются одним и тем же законам и равенствам. Следовательно, изучая одну систему, можно кое-что узнать о другой.

Ученые использовали квантовый симулятор для исследования кривизны пространства-времени. В вакууме свет движется вдоль так называемого светового конуса. Скорость света постоянная величина. Однако если на свет воздействует большая масса, конусы света изгибаются. Траектории движения лучей больше не являются идеально прямыми в искривленном пространстве-времени. Это явление называется эффектом гравитационной линзы.

То же теперь можно показать в ультрахолодном атомном облаке, взяв вместо скорости света скорость звука и управляя им с помощью электромагнитных полей. Таким образом, у ученых появился эффект, который соответствует кривизне пространства-времени, но в то же время, это квантовая система, которую можно описать с помощью теории квантовых полей. Другими словами, появился совершенно новый инструмент изучения связи между относительностью и квантовой теорией.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 5 (1 vote)
Источник(и):

ХайТек+