science >> Wetenschap >  >> Fysica

De eerste keer filmen van kwantitatieve metingen

Geanimeerde GIF die het proces uitlegt. Krediet:Universiteit van Sevilla

Kwantumfysica houdt zich bezig met microscopische systemen zoals atomen en lichtdeeltjes. Het is een theorie die het mogelijk maakt om de waarschijnlijkheden te berekenen van de mogelijke resultaten van elke meting die op deze systemen wordt uitgevoerd. Echter, wat er gebeurt tijdens de meting was een raadsel. Een team van onderzoekers van de Universiteit van Sevilla, de Universiteit van Stockholm (Zweden) en de Universiteit van Siegen (Duitsland) hebben, Voor de eerste keer, erin geslaagd om te "filmen" wat er gebeurt tijdens de meting van het kwantumsysteem.

Om dat te doen, ze gebruikten een strontiumion (een elektrisch geladen atoom) gevangen in een elektrisch veld. De meting van het ion duurt amper een miljoenste van een seconde, maar de onderzoekers zijn erin geslaagd een 'film' van het proces te maken door de kwantumtoestand van het systeem op verschillende momenten te reconstrueren. De resultaten bevestigen een van de meest subtiele voorspellingen in de kwantumfysica.

"Het experiment is om twee redenen interessant, volgens de leraar Adán Cabello, van de afdeling Toegepaste Natuurkunde II aan de Universiteit van Sevilla. "Aan de ene kant, het laat zien dat de verandering van de kwantumtoestand tijdens een meting niet onmiddellijk is - zoals velen denken - maar dat het geleidelijk gebeurt." "het experiment toont aan dat de kwantummetingen die kwantumtoestanden behouden met de maximale informatie echte processen zijn die in de natuur voorkomen en niet alleen theoretische idealisaties zijn."

Het resultaat van het experiment kan worden samengevat in een geanimeerde GIF die laat zien wat er gebeurt met de kwantumtoestand van het ion gedurende deze miljoenste van een seconde. De toestand kan worden gevisualiseerd met behulp van een driedimensionaal bord. De hoogten van de torens geven de mate van superpositie van de mogelijke kwantumtoestanden aan. De film laat zien hoe, tijdens de meting, sommige superposities gaan verloren - en hoe verlies geleidelijk verloopt - terwijl andere behouden blijven zoals het moet gebeuren in een ideale kwantummeting.

  • Werken in het laboratorium. Krediet:Universidad de Sevilla

  • Krediet:Universidad de Sevilla