воскресенье, 24 ноября
совместно с Жэньминь жибао

Китайцы создают вечный двигатель, поймав «кота Шредингера»

Поднебесной это поможет опередить само время

4265
На фото: даже если вы не квантовый физик, вы наверняка слышали о знаменитом коте Шрёдингера. В мысленном эксперименте 1935 года Эрвин Шредингер предположил, что кошки могут быть живыми и мертвыми одновременно. Очевидно, это очень противоречиво.
На фото: даже если вы не квантовый физик, вы наверняка слышали о знаменитом коте Шрёдингера. В мысленном эксперименте 1935 года Эрвин Шредингер предположил, что кошки могут быть живыми и мертвыми одновременно. Очевидно, это очень противоречиво. (Фото: zhuanlan.zhihu.com)

Китайские физики сумели поставить очередной рекорд: они вырастили крупнейшего в мире «кота Шредингера» — мысленный эксперимент, предложенный одним из создателей квантовой механики Эрвином Шрёдингером в 1935 году при обсуждении физического смысла волновой функции. Используя кристалл размером с песчинку, ученые поместили его в квантовую суперпозицию, что позволило кристаллу одновременно колебаться в двух разных направлениях.

Кристалл в триллионы раз тяжелее молекул, использовавшихся в предыдущих подобных экспериментах. Более того, этот кристалл виден невооруженным глазом, что делает его самым тяжелым объектом в мире, демонстрирующим квантовые эффекты.

Ученые надеются, что их кристаллический «кот Шредингера» поможет им разработать более надежные квантовые компьютеры и лучше понять причины, по которым квантовые эффекты не наблюдаются в реальном мире.

Читайте также
Новый прорыв китайских ученых: найдены гены, отвечающие за бессмертие Новый прорыв китайских ученых: найдены гены, отвечающие за бессмертие Технология перепрограммирования генома стала важным этапом в решении главной задачи человечества

Кроме того, квантовые кристаллы могут стать датчиками темной материи — таинственного вещества, наполняющего нашу Вселенную. Есть множество теорий происхождения темной материи. Одна из них: это субатомные частицы (например, аксионы и скрытые фотоны), взаимодействующими с обычной материей через слабое электромагнитное поле. Присутствие темной материи может привести к заметному колебанию кристалла.

Законы термодинамики и механики в квантовом мире «выключили»

Экспериментируют китайские ученые и с «кристаллами времени». Они способны подпитывать энергией квантовые суперкомпьютеры и могут иметь огромный потенциал в развитии новых вычислительных технологий.

Кристалл времени состоит из атомов, расположенных в повторяющемся порядке. Исследователи используют квантовые компьютеры для создания такого кристалла. С помощью алгоритмов достигнуто вращение кубитов (это наименьшая единица информации в квантовом мире) в двух направлениях, что позволило создать управляемую реакцию. В теории такая реакция может быть бесконечной.

Создание кристалла времени имеет значительное значение для развития квантовых компьютеров. Кубиты в таких компьютерах чувствительны к внешним воздействиям и повышению температуры, что может привести к их разрушению.

Однако кристалл времени обладает способностью менять форму со временем, не перегреваясь и не теряя энергии. Это может решить проблему сохранения стабильности квантовых систем и обеспечить их практически бесконечной энергией.

Фактически, китайцы на пути создания вечного двигателя. Концепция кристаллов времени вызывает интерес с точки зрения физики, поскольку они нарушают некоторые законы, такие как второй закон термодинамики (закон необратимости теплопередачи) и первый закон механики Ньютона (закон инерции).

Но и это еще не время. Кристаллы времени нарушают еще и симметрию перемещения во времени — а это противоречит представлению о стабильности объектов во времени.

Китайцы создали новую форму материи: механические часы без часового механизма

Существование временных кристаллов предсказал еще нобелевский лауреат Фрэнк Вильчек. Еще в 2012 году он начал задаваться вопросом, почему временная симметрия никогда не нарушается спонтанно (то есть из-за случайных взаимодействий между элементами системы), и возможно ли, чтобы это произошло.

Позднее именно китайцы стали пионерами в создании кристаллов времени, которые по сути представляют собой механические часы без часового механизма. То есть они не производят реальной работы, а потому вечным двигателем могут называться с натяжкой. По крайней мере, пока.

Исследователи из разных стран создавали временные кристаллы в микромасштабе при низких температурах.

Однако создание «китайского кристалла» с использованием квантового компьютера — это не просто шаг, а прыжок вперед. В лаборатории такой кристалл существует лишь ничтожные доли секунды, но это время удастся удлинить. Более стабильные кристаллы времени смогут существовать на протяжении миллионов и даже миллиардов циклов движения.

Такие кристаллы времени нужны для функционирования квантовых компьютеров. Тех самых, с помощью которых такие кристаллы и прогнозируют. И это тоже похоже на вечный двигатель: компьютер проектирует деталь, которая делает его более совершенным — и так до бесконечности.

Читайте также
Американцы поняли, что их знаменитый танк M1 Abrams безнадежно отстал от китайских Американцы поняли, что их знаменитый танк M1 Abrams безнадежно отстал от китайских Эксперты из США пришли к печальным для себя выводам, а Поднебесная снабжает своей бронетехникой многие страны

Квантовые вычисления открывает новые возможности в различных областях, таких как криптография, материаловедение, фармацевтика (предсказание структуры лекарств), метеорология (предсказание погоды).

Есть и другое практическое применение для кристаллов времени. Например, датчики сверхтока. Дефекты в алмазе уже используются для регистрации малейших изменений температуры и магнитных полей. Но у этого подхода есть свои ограничения, потому что, когда слишком много дефектов «переполняют» небольшой объем, взаимодействия между ними разрушают квантовые состояния.

В кристалле времени, напротив, система стабилизирована, поэтому миллионы дефектов могут быть использованы вместе для усиления сигнала и изучения живых клеток и материалов атомарной величины.

Наконец, созданные китайцами кристаллы времени фактически меняют традиционное представление человека о времени. Грань между прошлым, настоящим и будущим стирается. А значит, мы стали на ступеньку ближе к созданию машины времени.

Очевидно одно: кристаллы времени — это новая форма материи, которую еще предстоит изучить.

— Это новый вид порядка, который считался невозможным, — говорит Ведика Хамани из Гарварда.

Последние новости
Цитаты
Александр Дмитриевский

Историк, публицист, постоянный эксперт Изборского клуба

Арсений Кульбицкий

Специалист по кибер-безопасности

Игорь Шишкин

Заместитель директора Института стран СНГ

Фоторепортаж дня
Новости Жэньминь Жибао
В эфире СП-ТВ
Фото
Цифры дня