Откриха отъпкания път на квантовите частици

Учени откриха пътя на най-малкото действие на квантовите частици. Суперпозицията на тези миниатюрни частици е причината да знаем толкова малко за тях – нещо, което може да бъде на няколко места едновременно, но само когато не е наблюдавано, е трудно за разбиране.

Пътят на най-малко действие, или най-краткият път е принцип във физиката, който определя най-вероятната траектория на обект. Когато хвърлим топка, тя логично лети по парабола и пада, вместо да се движи на зигзаг, да прави салта и да се отбие в мола. Причината за това е, че параболата изисква по-малко действия от другия вариант.

Как измерваш пътя на най-малко действие на частица, която отказва да се подчини на почти всеки физичен закон? Обект, който може да се върти в две противоположни посоки едновременно, да бъде на няколко места и да отделя физическите си свойства от себе си, е изключително предизвикателство за науката. Група от университетите на Рочестър, Калифорния, Бъркли и Вашингтон са теоретизирали и създали експериментална машина за целта.

Как една квантова позиция се превръща в друга? Свръхпроводимо квантово устройство, намотка в медна кутия е решението. Наречена „изкуствен атом“, машината прилича точно на това. Поток микровълнови частици е насочен към кутията. Те си взаимодействат с веригата вътре и биват отразени обратно навън, където се наблюдава квантовата им позиция. Основно и възбудено са двете крайни състояния, с безброй междинни, затова експериментът е повторен 1 милион пъти.

Оказва се, че изпъкнала крива е най-често използваният път от квантовите частици. Това откритие прави доста лесно изчислението на пътя на най-малко действие. Какво значи това за нас? Потенциално увеличаване на ефективността на всяка химична реакция – в основата им е променяне на квантовото състояние на изходящите елементи. В по-дълъг план това е предпоставка за директен контрол върху квантовите частици и образуване на много по-подредени квантови системи и машини.