Млечный Путь, 21 век, No 4(45), 2023

Подобные результаты были воспроизведены и в нескольких других типах квантовых магнитов. Как это согласуется с общепринятыми представлениями о квантовой механике и вымывание запутанности в больших системах? Для начала стоит вспомнить, что это макроскопические объекты совершенно особого рода - кристаллические твердые тела. Атомы в кристаллическом твердом теле упорядоченно расположены в миллиардах и миллиардах рядов во всех направлениях. Этот порядок может привести к удивительному поведению, которого просто не существует в свободных или неупорядоченных электронах и атомах - электроны объединяются в пары и вступают в сговор, образуя макроскопическое квантовое когерентное состояние (сверхпроводимость), самоорганизуясь в структуры, нарушающие симметрию (волны зарядовой плотности), или даже разбиение на части (фракционализация), и это лишь некоторые из них.

Это позволяет попарно запутанным состояниям, таким как синглеты, оставаться нетронутыми классическим упорядочением и выживать в макроскопических масштабах длины.

Все это (надеюсь) создало увлекательный контент для тех, кто увлекается физикой, но эта тема - нечто большее, чем просто нишевая академическая диковинка. Возможно, вы сталкивались с квантовой запутанностью в контексте квантовой коммуникации и вычислений. Действительно, в основе квантового компьютера лежит создание и надежный контроль запутанности между кубитами. Как мы видели здесь, квантовые магниты представляют собой уникальные материалы (часто встречающиеся в природе) с кубитами (спинами), которые самоорганизуются в запутанные состояния в макроскопических масштабах длины.

Если бы кто-то был достаточно умен и обладал достаточно сложным контролем над спинами, возможно, можно было бы использовать квантовые магниты в качестве естественной платформы для квантовых вычислений. Однако это история для другого дня.

***

Люк Келлер

Астрономы не могут измерять физические свойства объектов во Вселенной!

Все, что мы знаем о Вселенной и обо всем, что в ней, сложилось в результате вопросов о физических свойствах планет, звезд, галактик, межзвездных облаков, черных дыр, планет в других солнечных системах. Но ни одно из этих физических свойств не поддается непосредственному измерению. Не существует такой вещи, как космический термометр или галактический правитель; нет возможности собрать образцы для лабораторного анализа.

Если мы хотим узнать об объектах и физических процессах во Вселенной - явлениях, находящихся слишком далеко за пределами нашей солнечной системы, чтобы отправлять астронавтов или космические роботы, - какие прямые измерения мы можем провести, чтобы помочь нам, когда все, что мы можем сделать, это наблюдать издалека?

Список возможностей удивительно короток, прост и немного скучен по сравнению с тем, что мы действительно хотим знать о вещах во Вселенной. Мы можем напрямую измерить видимую яркость, цвет, размер, форму, положение на небе, а также физические свойства волн и частиц, которые объект излучает или отражает. Всего шесть возможных измерений во всей астрономии за пределами нашей Солнечной системы. Важным седьмым прямым наблюдением является то, как каждый из остальных меняется со временем; как развиваются эти характеристики.

Все это кажущиеся свойства, то, что мы видим, а не внутренние физические свойства, поэтому ни одно из них не является тем, что мы в конечном итоге хотим знать, но мы доберемся до этого.

Давайте рассмотрим этот список немного подробнее:

Видимая яркость. Насколько ярким объект выглядит с нашей точки зрения здесь, на планете Земля или вблизи нее? Мы можем измерить видимую яркость, глядя своими глазами, но большинство небесных объектов настолько тусклы, что нам приходится записывать изображения с помощью электронного устройства обнаружения света, например цифровой камеры, с дополнительной помощью телескопа, который позволяет наблюдать более слабые объекты. с более высокой точностью.

Видимый цвет. Какого цвета кажется предмет? Мы можем измерить видимый цвет, используя цветные фильтры в процессе обработки изображений. Например, мы можем измерить видимую яркость только в красном свете, а затем сравнить ее с видимой яркостью в синем или других цветах света. Мы также можем использовать рассеивающий элемент, например призму, чтобы свет от изображаемого объекта рассеивался в радуге цветов, которую мы называем ее спектром. Это позволяет более точно измерять видимую яркость и видимый цвет одновременно. Видимый цвет объекта может меняться, когда свет проходит через промежуточный материал - обычно межзвездную пыль - на своем пути от объекта к наблюдателю.