Stevens Texnologiya İnstitutu tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmişdir , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriNöqtənin eninə müstəvidə ikililik DV əlaqəsi ilə təsviri. Mavi dairələr obyektin tam ötürücü T=1 kəsilmiş hissələrini, mavi ellipslər isə obyektin qismən ötürülməsini T<1 göstərir. Kredit: Fiziki Baxış Araşdırması (2025). DOI: 10.1103/dyg6-l19j

100 il əvvəl inkişaf etdiyi vaxtdan bəri, kvant mexanikası təbiət haqqında anlayışımızda inqilab etdi, bir cismin həm dalğalar, həm də hissəciklər kimi hərəkət edə biləcəyi və izlənilməsindən asılı olaraq fərqli davrana biləcəyi qəribə bir dünya ortaya qoydu.

Son onilliklərdə bu dalğa-hissəcik ikiliyini tədqiq edən tədqiqatçılar kvant obyektlərinin nisbi “dalğalılığını” və “hissəcikliyini” ölçməyi öyrənərək, onların dalğa və ya hissəcik kimi davranışlar arasında necə və nə vaxt dəyişdiyini izah etməyə kömək edir.

İndi, Physical Review Research üçün bir məqalədə , Stevens Texnologiya İnstitutunun tədqiqatçıları mühüm yeni bir irəliləyiş haqqında məlumat verirlər : kvant obyektinin “dalğalılığı” və “hissəcikliyi” arasındakı dəqiq qapalı riyazi əlaqəni təsvir edən sadə, lakin güclü düstur.

“Dalğa-hissəcik ikiliyi kvant mexanikasının təməl daşıdır ” deyir məqalənin aparıcı müəllifi və Stivensdə fizika üzrə köməkçi professor Xiaofeng Qian.

“Tədqiqatçılar yarım əsrdir ki, dalğa-hissəcik ikililiyinin kəmiyyətini müəyyən etmək üçün çalışırlar, lakin bu, kvant səviyyəsində müvafiq olan optimal kəmiyyət ölçüləri ilə dalğa və hissəciklərə bənzər davranışları tam kəmiyyətləndirmək üçün ilk tam çərçivədir.”

Əvvəlki tədqiqatlar göstərdi ki, dalğa və hissəciklik obyektin dalğaya bənzər davranışları (məsələn, görünən müdaxilə nümunələri) və hissəciklərə bənzər davranışların (yolunun və ya yerinin proqnozlaşdırıla bilməsi kimi) cəmi bir bərabər və ya birdən az olmaqla bərabərsizlik kimi ifadə edilə bilər.

Qian izah edir: “Bu vacibdir, çünki bu o deməkdir ki, əgər obyekt tamamilə dalğavari olsa, o, hissəciklərə bənzər davranışlar göstərmir və əksinə”.

Bununla belə, bu cür modellər natamam idi, çünki onlar obyektin dalğa və hissəcik kimi davranışlarının eyni vaxtda artdığı situasiyaları təsvir edə bilirdilər – bu iki davranış arasındakı faktiki eksklüziv əlaqənin əksinədir.

Bunu aradan qaldırmaq üçün müəlliflər yeni bir dəyişən təqdim etdilər: kvant obyektinin uyğunluğu .

Qian izah edir: “Koherens çətin bir anlayışdır, lakin bu, əslində dalğa kimi müdaxilə potensialının gizli təsviridir”.

“Və şərti ölçü görmə qabiliyyəti çıxarıla bilən dalğanın miqdarını təmsil edir. Biz dalğa və hissəciklik üçün standart ölçülərlə yanaşı, koherensiyanın kəmiyyətini müəyyən etdikdə və kompensasiya etdikdə, onların tam olaraq birə toplaşdığını görürük.”

Bu, həm dalğanın, həm də hissəcikliyin daha dəqiqliklə hesablanmasına imkan verir. Sistemdəki koherensiyanın ölçülməsi ilə əslində kvant obyektinin dalğa və hissəcik səviyyəsini sadəcə olaraq “birdən az” deyil, dəqiq qiymət kimi hesablamaq mümkün olur.

Dalğalıq və hissəciklik arasındakı əlaqə daha sonra qrafikdə zərif əyri kimi təsvir edilə bilər – mükəmməl əlaqəli sistem üçün mükəmməl dörddəbir dairə və koherens səviyyəsi azaldıqca daha düz ellips.

Əsas fizika haqqında anlayışımızı genişləndirməklə yanaşı, komandanın nailiyyəti kvant məlumatı və kvant hesablama kimi sahələrdə əhəmiyyətli potensial tətbiqlərə malikdir.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Bunu nümayiş etdirmək üçün Qianın komandası öz nəzəriyyəsini aşkar edilməmiş fotonlarla (QIUP) kvant təsviri adlanan texnikaya tətbiq etdi, bu üsulda obyektin aperturası bir cüt dolaşıq fotondan biri ilə skan edilir. Foton maneəsiz keçərsə, koherens yüksək olaraq qalır; diyaframın divarları ilə toqquşursa, koherens kəskin şəkildə düşür.

Daha sonra dolaşmış partnyor-fotonun dalğalılığını və hissəcikliyini ölçməklə, Qianın komandası onun uyğunluğunu çıxara bildi və beləliklə, diafraqmanın şəklini çəkə bildi.

Qian deyir: “Bu göstərir ki, kvant obyektinin dalğalılığı və hissəcikliyi kvant təsvirində və potensial olaraq bir çox digər kvant məlumatı və ya hesablama tapşırıqlarında mənbə kimi istifadə edilə bilər”.

Maraqlıdır ki, temperatur və ya vibrasiya kimi xarici amillər kvant sistemindəki ümumi koherensiyanın pozulmasına baxmayaraq, görüntüləmə mümkün idi. Bu cür amillər həm yüksək koherentlik vəziyyətlərinə (fotonun diyaframdan keçdiyi yer) həm də aşağı koherensli vəziyyətlərə (fotonun skan edilmiş obyektə təsir etdiyi) eyni dərəcədə təsir göstərir, beləliklə, iki ssenari arasında uyğunluq fərqini aşkar etmək mümkün olaraq qalır.

Qian izah edir: “Elips sıxılır, lakin biz hələ də bizə lazım olan obyektin məlumatını çıxara bilirik”.

Daha mürəkkəb çoxyollu kvant ssenarilərində dalğa-hissəcik ikililiyinin necə oynadığını müəyyən etmək üçün əlavə tədqiqatlara ehtiyac var.

Qian deyir: “Riyaziyyat onu sadə göstərir, lakin biz kvant mexanikasının qəribəliyini tükəndirməkdən çox uzaqdayıq”. “Bizim kəşf etməyimiz üçün hələ çoxlu sərhədlər qalıb.”

Daha çox məlumat: Pawan Khatiwada və digərləri, Dalğa-hissəcik ikiliyi ellipsi və aşkar edilməmiş fotonlarla kvant təsvirində tətbiq, Fiziki Baxış Araşdırması (2025). DOI: 10.1103/dyg6-l19j

Jurnal məlumatı: Physical Review Research 

Stevens Texnologiya İnstitutu tərəfindən təmin edilmişdir