Андреа Альберти из Университета Бонна и его команда экспериментально установили, где именно лежат пределы скорости в квантовом мире. Ученые использовали для этого атом цезия и два лазерных луча, идеально наложенных друг на друга, но направленных в противоположные стороны.
Интересно Новая форма графена позволит в несколько раз уменьшить размер чипов и увеличить их скорость
Именно такая интерференция создает стоячую волну света. Целью физиков было доставить атом в место назначения по кратчайшему маршруту без потерь.
Уточнение модели ограничения скорости в микромире
Факт наличия ограничения скорости в микромире уже был теоретически доказан 60 лет назад. Тогда ученые продемонстрировали, что максимальная скорость квантового процесса зависит от неопределенности энергии, то есть того, насколько свободна частица относительно возможных энергетических состояний: чем больше у нее энергетической свободы, тем она быстрее. Однако энергетическую свободу частиц нельзя повышать произвольно – это слишком энергозатратно.
Предел, который установили физики 60 лет назад, является фундаментальным, однако достичь скорости света можно лишь при определенных условиях, в системах только с двумя квантовыми состояниями. В данном случае, это происходит, когда исходная точка находится очень близко к конечной. Тогда волны материи атома в двух локациях накладываются друг на друга, и атом может переместиться мгновенно, без остановок по дороге.
Однако ситуация будет иной, когда расстояние увеличится до нескольких десятков от ширины волн материи. Тогда прямая телепортация окажется невозможной. Частица должна будет пройти через несколько промежуточных этапов – двухуровневая система становится многоуровневой.
Что это дает
Эксперимент показал, что к процессам, предусмотренным физиками 60 лет назад, может быть применен более низкий предел ограничения по скорости: он определяется не только неопределенностью энергии, но и количеством промежуточных состояний. Таким образом, работа ученых уточняет теоретическое понимание комплексных квантовых процессов и их границ.