Introduktion:

I den fascinerande kvantmekanikens värld uppvisar partiklar konstiga beteenden, som att de existerar i flera tillstånd samtidigt (superposition) och påverkar varandra oavsett avståndet mellan dem (entanglement). Men när partiklar interagerar med sin omgivning verkar dessa kvantegenskaper försvinna, vilket ger vika för den klassiska värld vi upplever. Forskare har länge försökt förstå hur och när denna övergång från kvantbeteende till klassiskt beteende sker. Ett nyligen genomfört genombrott av ett team av fysiker har belyst denna grundläggande fråga.

Forskningsresultat:

I en serie experiment som genomfördes vid universitetet i Wien undersökte en grupp forskare under ledning av professor Anton Zeilinger hur fundamentala partiklar, speciellt fotoner, förlorar sin kvantkoherens. De använde en kvantinterferensuppsättning, känd som en Mach-Zehnder-interferometer, för att observera beteendet hos fotoner när de passerade genom en serie speglar och stråldelare. Genom att introducera olika nivåer av miljöbuller och interaktioner kunde de studera övergången från kvant till klassiskt beteende.

Deras resultat avslöjade att när fotoner stötte på ökande mängder miljöbrus och interaktioner, förlorade de gradvis sina kvantegenskaper. Forskarna identifierade en kritisk tröskel bortom vilken fotonernas beteende kunde beskrivas korrekt av klassisk fysik, medan under denna tröskel förblev deras beteende kvantmekaniskt. Denna tröskel representerade den punkt vid vilken kvantkoherens effektivt förstördes av miljön.

Konsekvenser:

Upptäckten av denna kritiska tröskel har betydande implikationer för vår förståelse av kvantmekaniken och dess förhållande till klassisk fysik. Det ger experimentella bevis för teorin om dekoherens, som tyder på att miljön spelar en avgörande roll för att få kvantsystem att förlora sin kvantkoherens och bli klassiska. Denna upptäckt har också potentiella implikationer för kvantteknologier, såsom kvantberäkning och kvantkommunikation, där upprätthållande av kvantkoherens är avgörande för att uppnå praktiska tillämpningar.

Slutsats:

Genom att experimentellt identifiera hur fundamentala partiklar tappar koll på sina kvantmekaniska egenskaper, har fysiker fått djupare insikter i gränsen mellan kvantvärlden och den klassiska världen. Detta genombrott främjar vår förståelse av övergången från kvantbeteende till klassiskt beteende och kan bana väg för framsteg inom kvantteknik och utforskning av grundläggande aspekter av verkligheten på kvantnivå.