Патрик Коулс, Йедржей Каниевский и Стефани Венер добились прогресса в то время как в Центре Quantum Technologies в Национальном университете Сингапура. Они нашли, что ‘дуальность частицы волны’ является просто квантом ‘принцип неуверенности’, скрытый, уменьшая две тайны одной.«Связь между неуверенностью и дуальностью частицы волны выходит очень естественно, когда Вы рассматриваете их как вопросы о том, какую информацию Вы можете получить о системе. Наш результат подчеркивает силу размышления о физике с точки зрения информации», говорит Венер, который является теперь Адъюнкт-профессором в QuTech в Делфтском техническом университете в Нидерландах.
Открытие углубляет наше понимание квантовой физики и могло вызвать идеи для новых применений дуальности частицы волны.Дуальность частицы волны – идея, что квантовый объект может вести себя как волна, но что волновое движение исчезает, при попытке определить местонахождение объекта. Наиболее просто замечено в двойном эксперименте разреза, где единственные частицы, электроны, скажем, запущены один за другим в экран, содержащий два узких разреза.
Частицы накапливаются позади разрезов не в двух кучах, как классические объекты были бы, а в полосатом образце как Вы будете ожидать для вмешательства волн. По крайней мере, это – то, что происходит, пока Вы не стащили взгляд, которые разрезают частицу в длину, проходит – делают это и образец вмешательства исчезают.
Квантовый принцип неуверенности – идея, что невозможно знать определенные пары вещей о квантовой частице сразу. Например, чем более точно Вы знаете положение атома, тем менее точно Вы можете знать скорость, с которой оно перемещается. Это – ограничение на фундаментальный knowability природы, не заявление об умении измерения.
Новая работа показывает, что то, сколько Вы можете узнать о волне против поведения частицы системы, ограничено точно таким же образом.Дуальность частицы волны и неуверенность были фундаментальными понятиями в квантовой физике с начала 1900-х. «Мы управлялись инстинктивным чувством и только инстинктивным чувством, что должна быть связь», говорит Коулс, который является теперь Постдокторантом в Институте Квантового Вычисления в Ватерлоо, Канада.Возможно написать уравнения, которые захватывают, сколько может стать известно о парах свойств, которые затронуты принципом неуверенности.
Капуста, Каниевский и Венер – эксперты в форме таких уравнений, известных как ‘энтропические отношения неуверенности’, и они обнаружили, что вся математика ранее раньше описывала дуальность частицы волны, мог быть повторно сформулирован с точки зрения этих отношений.«Это было похоже, мы обнаружили ‘Розеттский камень’, который соединил два различных языка», говорит Коулс. «Литература по дуальности частицы волны была похожа на иероглифическое письмо, которое мы могли теперь перевести на наш родной язык. У нас были несколько эврика моменты, когда мы наконец поняли то, что сделали люди», говорит он.
Поскольку энтропические отношения неуверенности, используемые в их переводе, также использовались в доказательстве безопасности квантовой криптографии – схем безопасной коммуникации, используя квантовые частицы – исследователи предполагают, что работа могла помочь вдохновить новые протоколы криптографии.В более ранних газетах Wehner и сотрудники нашли связи между принципом неуверенности и другой физикой, а именно, квант ‘неместность’ и второй закон термодинамики.
Дразнящая следующая цель для исследователей состоит в том, чтобы думать о том, как эти части совмещаются и какая большая картина, что краски того, как природа построена.