О Нобелевской премии по физике 2012 года: долгожданный прорыв в микромир
09.10.2012

Источник: belkin-sergey.livejournal.com

Давно была осмыслена и названа «проблема измерения в квантовой механике». Ее осознали и сформулировали гениальные отцы-основатели квантовой механики: Бор, Шредингер, Гайзенберг и другие. Суть проблемы в том, что в микромире – мире электронов, фотонов и других подобных частиц – невозможно производить измерения, подобные тем, что мы делаем в нашем обычном макромире. Причем невозможность этого определяется не тем, что «еще не созданы» надлежащие приборы, способные видеть и ощупывать микрочастицы, а в том, что при любом «ощупывании» частица мгновенно изменяет свое состояние, а, стало быть, это уже не та частица. что была до попытки ее «ощупать». Причем даже самое «нежное» ощупывание – например, просто взгляд, – означает, что от частицы отразился упавший на нее свет: то есть другая частица (фотон), вступила во взаимодействие, приведшее к изменению состояний их обоих. Это означает, что проблема выглядит фундаментально неразрешимой.

И вот – свершилось! Серж Арош и Дэвид Винланд продемонстрировали виртуозную изобретательность и филигранное мастерство, научившись манипулировать микрочастицами, не изменяя их состояний.

Дэвид Винланд (США) помещает электрически заряженные атомы или ионы внутрь ловушкой, образованной окружающими электрическими полями. При этом частицы изолированы от тепла и находятся в вакууме при очень низких температурах. Винланд ухитрился использовать лазерные лучи для подавления теплового движения иона в ловушке, удерживая его в своем низшем энергетическом состоянии, точнее, в суперпозиции состояний.

Серж Арош (Франция) и его исследовательская группа используют другой метод проникновения в квантовый мир. Им удалось заставить фотоны многократно отражаться внутри небольшой полости между двумя зеркалами, расположенными около трех сантиметров друг от друга. Зеркала изготовлены из сверхпроводящего материала и охлаждены до температуры чуть выше абсолютного нуля. Эти сверхпроводящие зеркала настолько эффективно отражают, что один фотон может отскакивать назад и вперед внутри полости на протяжении почти десятой доли секунды, прежде чем он будет поглощен и исчезнет. Это рекордно долгое время, за которое фотон проходит 40.000 км. За такое долгое время жизни, с захваченными фотонами удается выполнить некоторые манипуляции.

Подробнее об этих методах можно прочитать в материале Нобелевского комитета http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2012/popular-physicsprize2012.pdf

Открывшиеся возможности позволяют производить манипуляции с отдельными квантовыми частицами. В этой связи указывают на решающий прорыв в создании квантовых компьютеров будущего. Думаю, можно заявить о наступлении «постнаноэры», углубления в технологии манипулирования частицами, условные размеры которых на порядки меньше наночастиц.

А что касается «проблемы измерения в квантовой механике», она, разумеется, так и осталась фундаментальным свойством микромира: измерение и манипулирование – не одно и то же.

С. Белкин