Один из самых основных процессов в природе — переход субатомной частицы между дискретными энергетическими состояниями. Этот процесс удивительно сложен и иногда непредсказуем, как показывают недавние исследования.
Новое исследование, опубликованное в Physical Review Research, моделирует пошаговую эволюцию квантовых скачков от начального состояния системы с более низкой энергией, известного как основное состояние, а затем второго, в котором он имеет более высокую энергию, называемую возбужденным состоянием и, наконец, переход обратно в основное состояние. Это моделирование показывает, что у предсказуемых, «уловимых» квантовых скачков должна быть неуловимая копия, говорит автор Кирилл Снижко, научный сотрудник Технологического института Карлсруэ в Германии, который ранее работал в Институте Вейцмана в Израиле, где проводилось исследование.
В частности, под термином «неуловимый» исследователи подразумевают, что возврат в основное состояние не всегда будет плавным и предсказуемым. Вместо этого результаты исследования показывают, что развитие такого события зависит от того, насколько «подключено» измерительное устройство к системе (еще одна особенность квантовой области, которая, в данном случае, относится к шкале времени измерений). Связь может быть слабой, и в этом случае квантовый скачок также можно предсказать по паузе в щелчках от побочной активности кубита, как это используется в эксперименте Йельского университета.
Система переходит через смесь возбужденного и основного состояний — квантовое явление, известное как суперпозиция. Но иногда, когда соединение превышает определенный порог, эта суперпозиция смещается к определенному значению смеси и имеет тенденцию оставаться в этом состоянии до тех пор, пока не переместится на землю без предупреждения. В этом особом случае «этот вероятностный квантовый скачок невозможно предсказать и обратить вспять в движении», — объясняет Парвин Кумар, научный сотрудник Института Вейцмана и соавтор самого последнего исследования. Другими словами, даже скачки, для которых время было изначально предсказуемо, будут сопровождаться непредсказуемыми по своей сути.
Полное исследование можно прочитать здесь.
