Физикчид бичил биетүүдийн амьдардаг дэлхийн хуулийг дүрслэхийн тулд квант механикийг бүтээжээ. Гэвч эдгээр хуулиуд нь маш нууцлаг, үл ойлголцол болсон тул эрдэмтэд тэдний зарим талыг ойлгосоор байна. Физик-математикийн шинжлэх ухааны нэр дэвшигч, ОХУ-ын ШУА-ийн Хэрэглээний физикийн хүрээлэнгийн ахлах судлаач, шинжлэх ухааны алдартай блог physh.ru-ийн зохиогч Артём Коржиманов квантын суперпозиция үзэгдлийг судлахад зориулсан сүүлийн үеийн ажлын талаар ярьж байна.

Квантын суперпозиция - квант механикийн үндэс

20-р зууны эхэн үед үүсч, 1930-аад онд боловсорч гүйцсэн квант механик нь одоо маш сайн шалгагдсан, маш амжилттай физик онол болжээ. Манай соёл иргэншлийг техникийн ололт амжилтгүйгээр төсөөлөхийн аргагүй юм. Хэрэв квант механик байгаагүй бол таны энэ бичвэрийг уншиж буй компьютер, зөөврийн компьютер эсвэл ухаалаг утас хэзээ ч бүтээгдэхгүй гэдгийг дурьдахад хангалттай.

Гэсэн хэдий ч квант онолын үндэс суурь нь бидний зөн совинтой маш их зөрчилддөг тул хүн төрөлхтний хамгийн хүчирхэг оюун ухаанд ч гэсэн өөр өөр тайлбар өгөхийг оролдохын тулд эрдэмтэд эдгээр ололт амжилтын төлөө маш их төлбөр төлөх шаардлагатай болсон. Ричард Фейнман эсвэл Дэвид Мермин хоёрын аль нэгтэй нь холбоотой өгүүлбэрээс: "Амаа тат, тоо!"

Ийм гаж зарчим бол квантын суперпозиция зарчим юм. Ерөнхийдөө бид бүгдээрээ суперпозиция зарчмыг сайн мэддэг, гэхдээ бид үүнийг өдөр тутмын амьдралдаа ингэж нэрлэхгүй байж магадгүй юм. Ихэвчлэн суперпозиция нь энгийн ажиглалт гэж ойлгогддог: хэрэв нэг үйлдэл нь нэг үр дүнд хүргэдэг бол хоёр дахь үйлдэл нь хоёр дахь үр дүнд хүргэдэг бол тэдний хамтарсан үйлдэл нь хоёулаа үр дүнг бий болгоно. Жишээлбэл, хэрэв та алим худалдаж авбал найз чинь алим худалдаж авбал хамтдаа хоёр алим худалдаж авна. Мэдээжийн хэрэг суперпозицийн зарчим үргэлж биелдэггүй: хэрэв дэлгүүрт зарагдах цорын ганц алим үлдсэн бол та болон таны найз хоёр алим худалдаж авахгүй, гэхдээ та тусад нь алим худалдаж авах боломжтой.

Гэсэн хэдий ч квант суперпозиция нь сонгодог суперпозицияас эрс ялгаатай. Квантын онолд бид үйлдлүүдийн бус харин төлөв байдлын суперпозицияны тухай ярьж байна. Жишээлбэл, хэрэв танд хоёр хайрцаг байгаа бол электрон тэдгээрийн аль нэгэнд нь эсвэл нөгөөд нь байж болно, гэхдээ энэ нь эдгээр хоёр төлөвийн суперпозицияд байж болно, өөрөөр хэлбэл хоёр хайрцагт хоёуланд нь байж болно. ижил хугацаанд. Бидний өдөр тутмын бүх туршлагаас зөрчилддөг энэ баримт нь зөвхөн электронууд төдийгүй, гүйдэл нь цагийн зүүний дагуу болон цагийн зүүний дагуу нэгэн зэрэг урсдаг нэлээн макроскопийн хэт дамжуулагч металл цагираг хүртэл янз бүрийн туршилтаар олон удаа батлагдсан.

Давхар ангархай туршилт

Квантын суперпозиция үзэгдлийг харуулсан сонгодог жишээ бол давхар ангархай туршилт юм. Энэхүү туршилт нь квант механикийг ойлгоход маш чухал тул алдарт физикч Ричард Фейнман өөрийн адил алдартай Фейнманы физикийн лекцүүддээ үүнийг "сонгодог аргаар тайлбарлах боломжгүй, туйлын, туйлын боломжгүй үзэгдэл" гэж нэрлэдэг. Энэ үзэгдэл нь квант механикийн мөн чанарыг агуулдаг."

Туршлагын мөн чанар нь харьцангуй энгийн юм. Бөөмийн эх үүсвэр байх болтугай - эдгээр нь гэрлийн бөөмс, фотон, электрон, атом байж болно, саяхан молекулуудад туршилт хийсэн - энэ эх үүсвэр нь бөөмсийн хувьд тунгалаг хавтанг гэрэлтүүлдэг. Хавтан дээр хоёр нимгэн зүсэлт хийсэн бөгөөд түүний ард орж ирж буй хэсгүүд ул мөр үлдээдэг дэлгэц байдаг. Хэрэв бид нэг ангархайг хаавал дэлгэцэн дээр хоёр дахь ангархайн эсрэг талд илүү бага нимгэн тууз харагдах болно. Хэрэв бид хоёр дахь ангархайг хааж, эхний ангархайг онгойлгох юм бол үр дүн нь ижил байх болно, гэхдээ зураас нь эхний ангархайн эсрэг талд гарч ирнэ. Асуулт бол хоёр цоорхойг нэгэн зэрэг онгойлговол юу болох вэ?

Өдөр тутмын зөн совин нь энэ тохиолдолд дэлгэцэн дээр ердөө хоёр судал харах болно гэдгийг харуулж байна. Эсвэл, хэрэв ангархай нь бие биентэйгээ ойрхон байрладаг бол нэг зузаан туузыг ангархай тус бүрээс судлууд давхарлах замаар олж авдаг. Гэвч 19-р зууны эхээр энэ туршилтыг анх хийсэн Томас Янг тэс өөр дүр зургийг хараад гайхсан байна. Дэлгэцэн дээр маш олон судал тод харагдаж байсан бөгөөд зузаан нь анх авсан туузны зузаанаас бага байв. Одоо бид үүнийг интерференцийн загвар гэж нэрлэдэг бөгөөд нөлөө нь өөрөө давхар ангархай интерференц гэж нэрлэгддэг.

Гэсэн хэдий ч Томас Янг бие даасан тоосонцортой ажилладаггүй, харин тэдгээрийн олон тоогоор - тод гэрлийн эх үүсвэртэй ажилладаг байв. Тиймээс түүний ажиглалтууд гэрэл бол долгион гэдгийг нотолсон ч ертөнцийг үзэх үзэлд жинхэнэ хувьсгал хийсэнгүй. Эрдэмтэд зүгээр л гэрлийг долгион гэж тодорхойлж эхлэв. Гэхдээ долгионы хувьд хөндлөнгийн үзэгдэл нь байгалийн юм. Хоёр хайрга ус руу шидээд, тэдгээрээс салж буй тойрог нь огтлолцож, нилээд төвөгтэй хэв маягийг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь хөндлөнгийн загвар болно.

Хувьсгал 20-р зууны эхээр болсон. Эхлээд Макс Планк, Альберт Эйнштейн нарын онолын бүтээлүүдэд гэрэл нь бөөмсөөс тогтдог гэсэн таамаглалыг дэвшүүлсэн бөгөөд дараа нь Британийн физикч Жеффри Инграм Тейлор Янгийн туршилтыг давтаж чадсан боловч гэрлийн ийм сул эх үүсвэртэй байсан тул бие даасан фотонууд иржээ. дэлгэц дээр илрүүлж болно. Үүний зэрэгцээ олон тооны фотон ирсний дараа олж авсан интерференцийн загвар нь Янгийнхтай ижил хэвээр байв. Тиймээс гэрэл нь бөөмсөөс бүрддэг мэт боловч эдгээр хэсгүүд нь долгион шиг ажилладаг болох нь тогтоогдсон.

Долгионы шинж чанар, хөндлөнгийн үзэгдлийг хүлээж байгаагүй электронуудын хувьд ижил төстэй нөлөөг урьдчилан таамаглаж байсан тул нөхцөл байдлыг улам хүндрүүлсэн. Янгийн электронуудын туршилтын аналогийг зөвхөн 1961 онд Германы физикч Клаус Йонссон хийсэн боловч тэдгээрт долгионы шинж чанар байгаа нь 1920-иод онд бусад аргуудаар нотлогдсон.

Долгион-бөөмийн хоёрдмол байдал гэж нэрлэгддэг үүссэн зөрчилдөөнийг шийдвэрлэхийн тулд эрдэмтэд бөөмс бүр нь тодорхой долгионтой тохирч байна гэж үзэх шаардлагатай болсон - үүнийг долгионы функц гэж нэрлэдэг - энэ нь бөөмсийн төлөв байдлаас хамаарна. Жишээлбэл, бөөмс нэг ангархайг дайран өнгөрвөл энэ нь нэг төлөв бөгөөд нэг долгионы функцтэй, хэрэв бөөмс өөр ангарлаар дамжин өнгөрвөл өөр төлөвт байгаа бөгөөд өөр долгионы функцтэй байна. Квантын суперпозицийн зарчим нь хоёр задгай ангархайтай бөөмс нь эхний ба хоёр дахь төлөвийн суперпозиция байдалд байгаа бөгөөд үүний дагуу түүний долгионы функц нь хоёр долгионы функцийн нийлбэр юм. Энэ нийлбэр нь интерференцийн хэв маягийг бий болгоход хүргэдэг. Энэ утгаараа бөөмс нь хоёр ангархайг нэгэн зэрэг дайран өнгөрдөг гэж хэлдэг, учир нь хэрэв тэдгээрийн зөвхөн нэгийг нь дайран өнгөрвөл хөндлөнгийн загвар байхгүй болно.

Хачирхалтай нь, хоёр ан цавын туршилт нь квант физикт ямар үүрэг гүйцэтгэдэг ч олон эрдэмтэд үүнийг бүрэн зөв ойлгодоггүй. Түүгээр ч барахгүй энэ буруу тайлбар квант механикийн ихэнх сурах бичигт байдаг. Баримт нь энэхүү туршилтын суперпозиция үзэгдлийг ихэвчлэн дараах байдлаар тайлбарладаг: электрон хоёр цоорхойгоор дамжин өнгөрөх төлөвийн долгионы функц нь хэрэв нэг нь байх үеийн долгионы функцүүдийн нийлбэр юм. цоорхойг нь хаасан. Гэсэн хэдий ч энэ тайлбар нь хоёр дахь ангархайг нээснээр эхнийхээр электрон дамжих замыг өөрчлөх боломжтой гэдгийг харгалзаагүй болно. Алимтай холбоотой жишээ рүү буцаж очоод найзаасаа зээлсэн мөнгөөр ​​алим худалдаж авч байна гэж төсөөлөөд үз дээ, дараа нь хоёр алим худалдаж авах нь та хоёрын нэг нь нэг алим худалдаж авсан шиг амаргүй байх болно, учир нь танд нийт мөнгө байхгүй байж магадгүй юм. хангалттай.

Гурван ангархай туршилт: онол

Нэгээс олон цоорхой нээгдэхэд юу болдогийн мөн чанарыг өөр ангархай нэмсэн туршилтын жишээн дээр тайлбарлахад хялбар байдаг. Нэмж дурдахад ижил Ричард Фейнманы зохион бүтээсэн квант физикийн өөр тайлбар руу шилжих нь тохиромжтой. 1940-өөд оны сүүлчээр тэрээр тухайн үед аль хэдийн сайн хөгжсөн квант механикийн бүх үр дүнг ямар ч долгионы функц оруулахгүйгээр, харин бөөмс нэг цэгээс нөгөө цэг рүү бүх боломжит траекторийн дагуу хөдөлдөг гэж үзэх замаар олж авч болохыг харуулсан. нэг удаа, гэхдээ зам тус бүрийн "жин", өөрөөр хэлбэл эцсийн үр дүнд үзүүлэх хувь нэмэр нь өөр бөгөөд тусгай дүрмийн дагуу тодорхойлогддог.

Сонгодогтой ойролцоо замналууд хамгийн их жинтэй байдаг. Жишээлбэл, хоёр цоорхойтой тохиолдолд ийм замыг ногоон өнгөөр ​​доорх зурагт үзүүлэв.

Гэхдээ бусад олон замналууд ч хувь нэмэр оруулдаг, тэр ч байтугай бөөмс урагшаа биш харин буцах замын нэг хэсгийг хөдөлгөдөг ийм чамин замд ч хувь нэмэр оруулдаг. Тэдгээрийн дотроос доорх зурган дээр нил ягаан өнгөөр ​​үзүүлсэн шиг ангархайнуудын аль нэгээр нь орж, нөгөөгөөр дамжин гурав дахь нүхээр гардаг хүмүүс байдаг.

Ийм сонгодог бус траекторууд байгаа нь бөөмийн гурван ангархайг дайран өнгөрсний дараа түүний төлөв байдал нь нөгөө хоёр нь хаалттай байх үед тус бүрээр дамжин өнгөрөх төлөв байдлын энгийн нийлбэртэй тэнцүү биш болоход хүргэдэг. Мэдээжийн хэрэг ялгаа нь ихэвчлэн бага байдаг, гэхдээ нэгдүгээрт, хэрэв та зарим нэг сул эффектийг сонирхож байвал энэ нь чухал байж болох юм, хоёрдугаарт, тусгай заль мэхийг ашиглах замаар үүнийг бэхжүүлж болно.

Давхар ан цавын туршилтын суперпозиция зарчмын ердийн тайлбар буруу болохыг хамгийн түрүүнд 1986 онд Японы физикч Х.Ябуки онцолсон боловч түүний ажил удаан хугацаанд анзаарагдахгүй байсан бололтой. Энэ сэдвийн орчин үеийн сонирхлыг 2012 онд нэр хүндтэй Physical Review A сэтгүүлд хэвлэгдсэн нийтлэл сэргээсэн. Үүнд зохиогчид цахилгаан соронзон долгион ашиглан гурван ангархай дахь сонгодог долгионы интерференцийн тохиолдлыг судалжээ. Энэ талбарт үндэслэсэн Максвеллийн тэгшитгэлийн шууд тоон загварчлалаар тэд бодит нөхцөлд зөв хариулт ба суперпозицийн зарчмыг буруу тайлбарласнаар олж авсан хариултын хоорондох зөрүү 0.5% орчим байгааг харуулсан. Хэдийгээр энэ үнэ цэнэ бага боловч туршилтаар хэмжих боломжгүй байгаа ч үр нөлөө нь өөрөө үгүйсгэх аргагүй юм.

Гэсэн хэдий ч эрдэмтэд энэ баримтыг туршилтаар шалгахыг хүсч байгаа тул 2014, 2015 онд Энэтхэгийн эмэгтэй физикч Урбаси Синха тэргүүтэй ижил бүлэг эрдэмтэд "Physical Review Letters" болон "Scientific Reports" сэтгүүлд квантыг судалсан хоёр өгүүлэл нийтлүүлсэн. Квантын онол нь бөөмсийг гурван цоорхойгоор дамжин өнгөрөх онолыг нарийвчлан тодорхойлсон бөгөөд хэрэв хэмжилтийг оптик мужид бус цахилгаан соронзон долгионоор хийвэл зөв үр дүн ба буруу тайлбарын хоорондох зөрүүний нөлөө мэдэгдэхүйц нэмэгдэх болно. , өөрөөр хэлбэл гэрэлтэй, гэхдээ богино долгионы мужид - ийм долгионыг жишээлбэл, гэр ахуйн богино долгионы зууханд хоол хүнс халаахад ашигладаг.

Гурван ангархай туршилт: дадлага

Урбаси Синха 2014 оны нийтлэлд тайлбар өгөхдөө түүний бүлэг аль хэдийн богино долгионы туршилт хийж эхэлсэн боловч үр дүн нь хараахан гараагүй байна. Гэтэл саяхан алдарт физикч Роберт Бойд тэргүүтэй өөр бүлэг эрдэмтдийн нийтлэл хэвлэгджээ (жишээлбэл, тэр "удаан" гэрэлтэй туршилт хийсэн анхны хүн гэдгээрээ алдартай). Энэхүү нийтлэлийг Nature Communications сэтгүүлд нийтэлсэн бөгөөд хэлэлцсэн үр нөлөөг туршилтаар харуулсан. Энэ туршилтын санаа өөр байсан нь үнэн.

Роберт Бойд ба түүний хамтрагчид плазмон гэж нэрлэгддэг хавтангийн тусламжтайгаар ангархайтай хавтангийн ойролцоох сонгодог бус траекторын "жин"-ийг нэмэгдүүлэхийг санал болгов. Плазмонууд нь зөвхөн металлын гадаргуугийн дагуу нэг ангарлаас нөгөөд шилжих боломжтой "утас дээрх фотонууд" шиг зүйл юм. Энэ зорилгоор алтаар ангархайтай хавтанг хийсэн. Алт бол маш сайн дамжуулагч тул ялангуяа хүчтэй плазмон үүсгэдэг.

Туршилтанд гэрлийн эх үүсвэр нь гурван ангарлын зөвхөн нэгийг нь цацруулсан. Түүгээр ч барахгүй, хэрэв нөгөө хоёр нь хаалттай байсан бол нээлттэй ангарлын эсрэг талд бага зэрэг бүдгэрсэн туузны ердийн зураг ажиглагдсан. Харин нөгөө хоёр цоорхойг нээхэд зураг эрс өөр болсон: илүү нарийхан судалтай ердийн интерференцийн загвар гарч ирэв.

Эдгээр бүх нарийн ширийн зүйлс яагаад хэрэгтэй вэ?

Эдгээр судалгаанууд практик ач холбогдолтой байж болох уу? Дээр дурдсан бүтээлүүдийн зохиогчид тэгж найдаж байна. Квантын суперпозицийн үзэгдлийг квантын холбоо гэж нэрлэгддэг зүйлд өргөн ашигладаг. Жишээлбэл, квант криптограф түүн дээр суурилдаг. Энэ бол уламжлалт электроник дээр суурилсан компьютерээс квант компьютерт маргаангүй давуу талыг өгдөг суперпозицийн үзэгдэл юм. Тиймээс эдгээр чиглэлд квант суперпозиция хэрхэн ажилладаг талаар үнэн зөв ойлголттой байх нь маш чухал юм. Тийм ч учраас бид гурвалсан хөндлөнгийн хөндлөнгийн судалгаа нь квант төхөөрөмжийг ажиллуулах шинэ, илүү үр дүнтэй протоколуудыг гаргахад тусална гэж найдаж байна.

1. Ханс Де Раедт, Кристел Мичилсен, Карл Хесс, "Гурван ан цавын туршилт дахь олон замт хөндлөнгийн оролцооны дүн шинжилгээ" // Физик. Илч. A 85, 012101 (2012)
2. Рахул Савант, Жозеф Самуэл, Анинда Синха, Супурна Синха, Урбаси Синха, "Квантын хөндлөнгийн туршилт дахь сонгодог бус замууд" Физик. Илч. Летт. 113, 120406 (2014)
3. Майкл Ширбер, "Мурвисан фотоны замналуудыг илрүүлэх боломжтой" // Физик 7, 96 (2014)
4. Стюарт Мейсон Дамброт, "Дахин үзсэн суперпозиция: Фейнманы замын интеграл формализмыг ашиглан давхар ангархай туршилтын парадоксыг шийдвэрлэх санал" // phys.org (2014-10-02)
5. Хамиш Жонстон, "Фотонууд гурвалсан ангархайгаар сүлждэг" // PhysicsWorld (2014-09-25)
6. Анинда Синха, Аравинд Х. Вижай ба Урбаси Синха, “Интерференцийн туршилт дахь суперпозиция зарчим” // Шинжлэх ухааны тайлан 5, 10304 (2015)
7. Омар С Маганья-Лоаиза, Израиль Де Леон, Мохаммад Мирхоссейни, Роберт Фиклер, Акбар Сафари, Уве Мик, Брайан МакИнтайр, Питер Банзер, Брэндон Роденбург, Герд Льюкс, Роберт В.Бойд, “Гурван ан цав дахь фотонуудын чамин гогцооны траекториуд. " // Nature Communications 7, 13987 (2016)
8. Лиза Зига, "Физикчид гурван ангархай туршилтаар гэрлийн чамин гогцоотой траекторийг илрүүлсэн" // phys.org

Би энэ хэллэгийг сонссон боловч юу гэсэн үг болохыг, тэр байтугай ямар сэдвээр ашигласныг мэдэхгүй гэдгээ хүлээн зөвшөөрөхийг ичмээр байна. Энэ муурны талаар интернэтээс уншсан зүйлээ хэлье...

« Шредингерийн муур"- энэ бол Австрийн нэрт онолын физикч, мөн Нобелийн шагналт Эрвин Шрөдингерийн алдартай сэтгэхүйн туршилтын нэр юм. Энэхүү зохиомол туршилтын тусламжтайгаар эрдэмтэн субатомын системээс макроскоп систем рүү шилжихэд квант механикийн бүрэн бус байдлыг харуулахыг хүссэн юм.

Эрвин Шрөдингерийн анхны нийтлэл 1935 онд хэвлэгдсэн. Энд ишлэл байна:

Та бас нэлээн бурлеск байгаа тохиолдлуудыг барьж болно. Зарим муурыг ган камерт (муурын оролцооноос үл хамааран) дараах диаболын машинд түгжигдүүлээрэй: Гейгерийн тоолуурын дотор маш бага хэмжээний цацраг идэвхт бодис байдаг бөгөөд нэг цагт зөвхөн нэг атом ялзарч чаддаг. , гэхдээ ижил магадлалтайгаар задрахгүй байж болно; Хэрэв ийм зүйл тохиолдвол унших хоолой нь цэнэггүй болж, реле идэвхжсэнээр алхыг суллаж, колбыг гидроцианы хүчлээр эвддэг.

Хэрэв бид энэ системийг бүхэлд нь нэг цагийн турш өөртөө үлдээвэл атом задрахгүй л бол энэ хугацааны дараа муур амьд байх болно гэж хэлж болно. Атомын анхны задрал нь муурыг хордуулна. Системийн psi-функцийг бүхэлд нь амьд ба үхсэн муурыг (илэрхийлэлийг уучлаарай) холих эсвэл түрхэх замаар илэрхийлэх болно. Ийм тохиолдлуудад ердийн зүйл бол атомын ертөнцөөр хязгаарлагдсан тодорхойгүй байдал нь макроскопийн тодорхойгүй байдал болж хувирдаг бөгөөд үүнийг шууд ажиглалтаар арилгах боломжтой байдаг. Энэ нь биднийг бодит байдлыг тусгаж буй “бүдгэрүүлэх загвар”-ыг гэнэн байдлаар хүлээн зөвшөөрөхөөс сэргийлж байна. Энэ нь өөрөө тодорхой бус, зөрчилтэй зүйл гэсэн үг биш юм. Бүдгэрсэн эсвэл фокусгүй гэрэл зураг, үүл эсвэл манангийн зураг хоёрын хооронд ялгаа бий.

Өөрөөр хэлбэл:

1. Хайрцаг, муур байна. Хайрцаг нь цацраг идэвхт атомын цөм, хортой хий агуулсан савыг агуулсан механизмтай. 1 цагийн дотор цөмийн задралын магадлал 50% байхаар туршилтын параметрүүдийг сонгосон. Хэрэв цөм задрах юм бол хийн сав нээгдэж, муур үхдэг. Хэрэв цөм нь задрахгүй бол муур амьд, сайн хэвээр байна.
2. Бид муурыг хайрцагт хааж, нэг цаг хүлээгээд асуулт асуу: муур амьд эсвэл үхсэн үү?
3. Квантын механик нь атомын цөм (тиймээс муур) бүх боломжит төлөвт нэгэн зэрэг оршдог гэдгийг бидэнд хэлж байгаа юм шиг санагддаг (квант суперпозицияг үзнэ үү). Хайрцгийг нээхээс өмнө муурны цөм систем нь 50% магадлалтай "цөм нь ялзарсан, муур үхсэн" төлөвт, "цөм нь ялзраагүй, муур амьд" төлөвт байна. магадлал 50%. Хайрцагт сууж байсан муур нэгэн зэрэг амьд, үхсэн байдаг.
4. Орчин үеийн Копенгагены тайлбарын дагуу муур нь ямар ч завсрын төлөвгүйгээр амьд/үхсэн байна. Цөмийн задралын төлөвийг сонгох нь хайрцгийг нээх үед биш, харин цөм детектор руу орох үед ч тохиолддог. Учир нь “муур-детектор-цөм” системийн долгионы функцийг багасгах нь хайрцагны хүний ​​ажиглагчтай холбоогүй, харин цөмийн илрүүлэгч-ажиглагчтай холбоотой байдаг.

Квант механикийн үзэж байгаагаар хэрэв атомын цөм ажиглагдаагүй бол түүний төлөвийг задарсан цөм ба задралгүй цөм гэсэн хоёр төлөвийн холимогоор тодорхойлдог тул хайрцагт сууж, атомын цөмийг дүрсэлсэн муур. нэгэн зэрэг амьд, үхсэн байдаг. Хэрэв хайрцгийг онгойлгосон бол туршилт хийгч зөвхөн нэг тодорхой төлөвийг харж болно - "цөм нь ялзарсан, муур үхсэн" эсвэл "цөм нь ялзраагүй, муур амьд".

Хүний хэлний мөн чанар: Шредингерийн туршилт квант механикийн үүднээс авч үзвэл муур амьд, үхсэн аль аль нь байж болохгүй гэдгийг харуулсан. Тиймээс квант механик нь ихээхэн дутагдалтай байдаг.

Асуулт нь: систем хэзээ хоёр төлөвийн холимог байхаа больж, тодорхой нэгийг сонгох вэ? Туршилтын зорилго нь долгионы функц ямар нөхцөлд нурж, муур үхэх эсвэл амьд үлдэх боловч хоёулангийнх нь холимог байхаа больсон зарим дүрэм журам байхгүй бол квант механик бүрэн бус болохыг харуулах явдал юм. Муур нь амьд эсвэл үхсэн байх ёстой нь тодорхой тул (амьдрал ба үхлийн хооронд завсрын төлөв байхгүй) энэ нь атомын цөмийн хувьд ижил төстэй байх болно. Энэ нь муудсан эсвэл муудаагүй байх ёстой (Википедиа).

Шрөдингерийн сэтгэхүйн туршилтын өөр нэг сүүлийн үеийн тайлбар бол Их тэсрэлтийн онолын баатар Шелдон Күперийн боловсрол багатай хөрш Пеннидээ ярьсан түүх юм. Шелдоны түүхийн гол санаа нь Шредингерийн муур гэсэн ойлголтыг хүмүүсийн харилцаанд хэрэглэж болно гэсэн үг юм. Эрэгтэй, эмэгтэй хүмүүсийн хооронд юу болж байгааг ойлгохын тулд тэдний хооронд ямар харилцаа байдаг: сайн эсвэл муу, та зүгээр л хайрцгийг нээх хэрэгтэй. Тэр болтол харилцаа сайн муу аль аль нь байдаг.

Шелдон, Пениа хоёрын Их тэсрэлтийн онолын солилцооны видео бичлэгийг доор харуулав.

Шредингерийн жишээ бол квант физикийн үндсэн парадоксыг тайлбарлах хамгийн сайн жишээ юм: түүний хуулиудын дагуу электрон, фотон, тэр ч байтугай атом зэрэг бөөмсүүд нэгэн зэрэг хоёр төлөвт ("амьд" ба "үхсэн") оршдог. удаан тэвчээртэй муур). Эдгээр төлөвүүдийг суперпозиция гэж нэрлэдэг.

Арканзасын Их Сургуулийн (Арканзас Улсын Их Сургууль) Америкийн физикч Арт Хобсон энэхүү парадоксыг шийдвэрлэх арга замыг санал болгов.

"Квантын физикийн хэмжилтүүд нь Гейгерийн тоолуур гэх мэт тодорхой макроскопийн төхөөрөмжүүдийн ажиллагаан дээр суурилдаг бөгөөд тэдгээрийн тусламжтайгаар микроскопийн системүүд болох атом, фотон, электронуудын квант төлөвийг тодорхойлдог. Квантын онол нь хэрэв та микроскопийн системийг (бөөм) системийн хоёр өөр төлөвийг ялгадаг макроскоп төхөөрөмжтэй холбовол төхөөрөмж (жишээ нь, Гейгерийн тоолуур) квант орооцолдох төлөвт орж, хоёр хэсэгт байрлана гэсэн үг юм. нэгэн зэрэг суперпозиция. Гэсэн хэдий ч энэ үзэгдлийг шууд ажиглах боломжгүй бөгөөд энэ нь үүнийг хүлээн зөвшөөрөх боломжгүй юм" гэж физикч хэлэв.

Хобсон хэлэхдээ, Шредингерийн парадокс дээр муур нь цацраг идэвхт цөмтэй холбогдсон макроскопийн төхөөрөмж болох Гейгерийн тоолуурын үүргийг гүйцэтгэдэг бөгөөд энэ цөмийн задралын төлөв эсвэл "мууддаггүй" байдлыг тодорхойлдог. Энэ тохиолдолд амьд муур нь "мууддаггүй", үхсэн муур нь ялзрах шинж тэмдэг байх болно. Гэвч квант онолын дагуу муур нь цөм шиг амьдрал ба үхлийн хоёр суперпозицияд орших ёстой.

Харин физикч хэлэхдээ муурны квант төлөв нь атомын төлөвтэй холбоотой байх ёстой бөгөөд энэ нь тэд бие биетэйгээ "орон нутгийн бус харилцаатай" гэсэн үг юм. Өөрөөр хэлбэл, орооцолдсон биетүүдийн аль нэгнийх нь байдал гэнэт эсрэгээр өөрчлөгдвөл хосын төлөв нь бие биенээсээ хэр хол байсан ч өөрчлөгдөнө. Үүний зэрэгцээ, Хобсон энэхүү квант онолыг туршилтаар баталгаажуулахыг хэлнэ.

“Квант орооцолдох онолын хамгийн сонирхолтой зүйл бол хоёр бөөмийн төлөвийн өөрчлөлт шууд явагддаг: ямар ч гэрэл эсвэл цахилгаан соронзон дохио нэг системээс нөгөөд мэдээлэл дамжуулах цаг байхгүй. Тэгэхээр энэ нь хэчнээн хол зайтай байсан ч орон зайгаар хоёр хэсэгт хуваагдсан нэг объект гэж хэлж болно” гэж Хобсон тайлбарлав.

Шредингерийн муур нэгэн зэрэг амьд, үхэхээ больсон. Хэрэв задрал болвол тэр үхсэн, задрал хэзээ ч болохгүй бол амьд байна.

Энэхүү парадокстой ижил төстэй шийдлүүдийг сүүлийн гучин жилийн хугацаанд гурван бүлэг эрдэмтэд санал болгосон боловч тэдгээрийг нухацтай авч үзээгүй бөгөөд шинжлэх ухааны өргөн хүрээний анхаарлын төвд байсаар ирсэн. Хобсон квант механикийн парадоксуудыг шийдвэрлэх нь наад зах нь онолын хувьд үүнийг гүнзгий ойлгоход зайлшгүй шаардлагатай гэж тэмдэглэжээ.

Шредингер

Харин саяхан ОНОЛЧИД ШРОДИНГЕРИЙН МУРНЫ ХҮНДИЙН ХҮЧ ХЭРХЭН ҮХДЭГИЙГ ТАЙЛБАРЛАСАН ч энэ нь илүү төвөгтэй...

Дүрмээр бол физикчид бөөмсийн ертөнцөд суперпозиция хийх боломжтой, харин муур эсвэл бусад макро объект, хүрээлэн буй орчны хөндлөнгийн оролцоотойгоор боломжгүй гэсэн үзэгдлийг тайлбарладаг. Квантын объект талбараар дамжин өнгөрөх эсвэл санамсаргүй тоосонцортой харьцах үед тэр даруй зөвхөн нэг төлөвийг авдаг - үүнийг хэмжсэн мэт. Эрдэмтдийн үзэж байгаагаар суперпозиция яг ийм байдлаар устдаг.

Гэхдээ ямар нэгэн байдлаар суперпозиция төлөвт байгаа макро объектыг бусад бөөмс, талбайн харилцан үйлчлэлээс тусгаарлах боломжтой болсон ч эрт орой хэзээ нэгэн цагт нэг төлөвт орох болно. Наад зах нь энэ нь дэлхийн гадаргуу дээр болж буй үйл явцын хувьд үнэн юм.

“Од хоорондын огторгуйн хаа нэгтээ муур квантын уялдаа холбоог хадгалах боломжтой байж магадгүй ч дэлхий дээр эсвэл аль ч гаригийн ойролцоо энэ нь маш бага юм. Үүний шалтгаан нь таталцал юм” гэж шинэ судалгааны ахлагч, Харвард-Смитсоны астрофизикийн төвийн ажилтан Игорь Пиковски тайлбарлав.

Пиковский болон түүний Венийн их сургуулийн хамтрагчид таталцал нь макро объектуудын квантын суперпозицияд хортой нөлөө үзүүлдэг тул макро сансарт үүнтэй төстэй үзэгдлийг бид ажигладаггүй гэж үздэг. Дашрамд дурдахад шинэ таамаглалын үндсэн ойлголтыг “Оддын хоорондын” уран сайхны кинонд товч тайлбарласан болно.

Эйнштейний харьцангуйн ерөнхий онолд маш том биет орон зай цагийг тойрон гулзайлгана гэж заасан байдаг. Нөхцөл байдлыг бага түвшинд авч үзвэл дэлхийн гадаргын ойролцоо байрлуулсан молекулын хувьд цаг хугацаа манай гаригийн тойрог замд байрладаг молекулынхаас арай удаан өнгөрөх болно гэж хэлж болно.

Орон зай-цаг хугацааны таталцлын нөлөөгөөр энэ нөлөөлөлд өртсөн молекул байрлалдаа хазайх болно. Энэ нь эргээд түүний дотоод энергид нөлөөлөх ёстой - цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөг молекул дахь бөөмсийн чичиргээ. Хэрэв молекулыг хоёр байршлын квант суперпозиция төлөвт оруулсан бол байрлал ба дотоод энергийн хоорондын хамаарал нь молекулыг удалгүй орон зай дахь хоёр байрлалаас зөвхөн нэгийг нь "сонгох"-д хүргэх болно.

"Ихэнх тохиолдолд задралын үзэгдэл нь гадны нөлөөлөлтэй холбоотой байдаг, гэхдээ энэ тохиолдолд бөөмсийн дотоод чичиргээ нь молекулын хөдөлгөөнтэй харилцан үйлчилдэг" гэж Пиковский тайлбарлав.

Соронзон орон, дулааны цацраг, чичиргээ зэрэг задралын бусад эх үүсвэрүүд нь ихэвчлэн илүү хүчтэй байдаг тул таталцлаас хамаагүй өмнө квант системийг устгадаг тул энэ нөлөө хараахан ажиглагдаагүй байна. Гэхдээ туршилтчид таамаглалыг шалгахыг хичээдэг.

Үүнтэй төстэй тохиргоог таталцлын хүчийг квант системийг устгах чадварыг шалгахад ашиглаж болно. Үүнийг хийхийн тулд босоо болон хэвтээ интерферометрийг харьцуулах шаардлагатай болно: нэгдүгээрт, замын янз бүрийн "өндөрт" цаг хугацаа өргөссөний улмаас суперпозиция удахгүй алга болох ба хоёрдугаарт квант суперпозиция хэвээр үлдэж болно.

Квантын ертөнц биднийхээс маш хол байдаг тул түүний хуулиуд нь бидэнд ихэвчлэн хачирхалтай, ойлгомжгүй мэт санагддаг. Гэсэн хэдий ч квант физикийн чухал мэдээ өдөр бүр шууд утгаараа ирдэг тул одоо тэдгээрийг зөв ойлгох шаардлагатай байна - тэгэхгүй бол бидний нүдээр физикчдийн ажил шинжлэх ухаанаас ид шид болж хувирч, үлгэр домогт дарагдсаар байна. Бид аль хэдийн квант компьютер, орон нутгийн бус байдал, квантын телепортын талаар ярьсан. Өнөөдөр бид өөр нэг нууцлаг квант зүйлийн тухай ярих болно - уялдаа холбоо. Энэ талаар Оросын квант төвийн бага судлаач Алексей Федоров ярьж байна.

уялдаа холбоо гэж юу вэ? Сонгодог физикээс сайн зүйрлэл бий юу?

Зохицуулалтын тухай ойлголт нь сонгодог физикт хэлбэлзлийн тухайд анх гарч ирдэг. Сонгодог уялдаа холбоо нь ижил давтамжтай хоёр ба түүнээс дээш долгионы процессын хоорондох харьцангуй фазын тогтмол байдал юм. Тэд уялдаа холбоог ярихдаа интерференцийг үргэлж санаж байдаг - энэ нь сансар огторгуйн аль нэг цэгт хэд хэдэн уялдаатай эх үүсвэрээс энергийн нийт урсгалыг эх үүсвэр бүрээс эрчим хүчний урсгалыг шууд нэмэх замаар бус харин арай илүү төвөгтэй аргаар олж авдаг. . Албан ёсоор хэлэхэд, та эх үүсвэр бүрээс ирж буй долгионыг дүрсэлсэн цогц далайцыг нэмж, дараа нь үүссэн комплекс тооны модулийг аваад квадратыг нь авах хэрэгтэй (зарим коэффициенттэй, ингэснээр хэмжээсүүд нь бүх зүйл хэвийн байх болно).

Хүч биш харин нарийн төвөгтэй далайцыг нэгтгэснээр орон зайн эрчмийн профайл дээр танил үүснэ. Энэ нь долгионы үйл явцын үр дүнд үүссэн эрчим ба түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн эрчмийн нийлбэрийн хоорондох ялгаа нь хөндлөнгийн оролцооны шинж тэмдэг юм.

Одоо квант механик руу. Квант механикийн гол заалтуудын нэг бол микроскопийн бөөмс нь зан төлөвт долгионы шинж чанарыг харуулдаг. Гэхдээ хэрэв бид сонгодог физикт цахилгаан соронзон орны хүч чадлын долгионы тухай ярьж байсан бол микроскопийн бөөмсийн хувьд "долгионы функц" гэж нэрлэгддэг цогц "магадлалын далайц" -аар дүрслэгдсэн магадлалын долгионы тухай ярьж байна. Энэ санааг Шредингерийн тэгшитгэлд оруулсан болно.

Магадлалын долгион нь бусад долгионуудын нэгэн адил долгионы давхцалтай холбоотой ижил нөлөөгөөр тодорхойлогддог. Квант механикийн хувьд энэ суперпозицийг (когерент) суперпозиция гэж нэрлэдэг. Энэ нь дифракц ба интерференцийн "квант" нөлөөнд хүргэдэг суперпозиция юм.

Квантын системүүд нь (сонгодог үзэл бодлоор) бие биенээ үгүйсгэдэг төлөвүүдийн суперпозиция байсан ч гэсэн төлөв байдлын уялдаа холбоотой байж болно. Квантын хуулиудыг сонгодог ертөнцөд шууд хэрэглэх нь парадоксик нөхцөл байдалд хүргэдэг бөгөөд хамгийн алдартай нь Шредингерийн муур юм. Тийм ээ, Шрөдингер эр муур биш харин муур (үхэх Катзе) хайрцагт хийхийг хүссэн.

Квантын тооцоололд яагаад уялдаа холбоо шаардлагатай вэ?

Квантын уялдаа холбоо нь квант параллелизмыг хэрэгжүүлэх боломжийг олгодог. Квантын компьютерийн архитектур нь сонгодог тооцооллын архитектураас хэд хэдэн чухал зүйлээр ялгаатай байдаг (энэ тухай квант цагаан толгойн үсгээр аль хэдийн хэлэлцсэн боловч үндсэн ойлголтууд нь илүүц байх болно).

Битийн системийг ямар нэгэн анхны төлөвт байгаа кубитийн системээр сольсон. Логик үйлдлүүд нь сонгодог логик элементүүдээр биш, харин тэдгээрийн квант аналогуудаар хийгддэг. Тиймээс квант компьютерт оролтын дохионы бүхэл бүтэн багц (зохицуулалттай суперпозиция) нь квант логик элементээр ("хаалга") нэг дор дамжиж, харгалзах гаралтын дохионы суперпозицийг өгдөг. Энэ нь зарим ангиллын бодлого, тухайлбал хүчин зүйлчлэлийн бодлогод сонгодог бодлогуудаас квант тооцооллын давуу талыг бий болгодог.

Энд нэг нарийн зүйл байгаа нь үнэн: квант компьютер тооцоогоо хийж дууссаны дараа түүний шийдсэн асуудлын хариултууд мөн суперпозиция байдалд байх болно. Эдгээр хариултууд нь юу болохыг олж мэдэхийг оролдсон даруйд бид санамсаргүй байдлаар сонгосон ганц хариултыг авах болно. Гэхдээ олон удаа тооцоо хийсний дараа бид боломжийн магадлалтайгаар хариултын талаар ярьж болно.

Квантын компьютер нь тодорхой ангиллын бодлогод сонгодог компьютерээс давуу талтай. Энэ нь нэг талаас түүний хэрэглээг хязгаарлаж, бидний сонгодог хувийн компьютерийг орлохгүй байж магадгүй гэдгийг харуулж байна. Хэдийгээр ийм таамаглал дэвшүүлэхдээ компьютерийн эрин үеийн эхэн үед дэлхийд ердөө таван компьютер хэрэгтэй байсан гэдгийг санах нь зүйтэй.

Нэмж дурдахад квант компьютер сонгодог компьютерээс илүү сайн даалгавруудыг гүйцэтгэж чадах анги нь криптограф, мэдээллийн аюулгүй байдлын талаархи орчин үеийн санаануудын үндэс юм. Тиймээс квант компьютер гарч ирэх нь мэдээллийн технологийн дүрмийг аль хэдийн өөрчилж байна.

Декогерент гэж юу вэ, ямар үйл явц нь түүнд хүргэж болох вэ?

Сонгодог физикт декогерентийн үзэгдэл бас байдаг. Декогерент байдал - уялдаа холбоог зөрчих нь эх сурвалжуудын хоорондох харьцангуй фазын тогтмол байдал алдагдахтай холбоотой уялдаа холбоотой шинж чанарууд алга болох бөгөөд энэ нь жишээлбэл, бидний дээр дурдсан хөндлөнгийн хэв маягийг устгахад хүргэдэг.

Квант механикийн хувьд бүх зүйл илүү төвөгтэй, илүү сонирхолтой байдаг. Декогерент гэдэг нь квант системийн хүрээлэн буй орчинтойгоо харилцан үйлчлэлцэж, системийн квант төлөв хяналтгүй өөрчлөгдөхийг хэлнэ. Квантын мэдээллийн онолын үүднээс авч үзвэл задрал нь квант төлөвийн эрх чөлөөний зэрэг ба хүрээлэн буй орчны эрх чөлөөний зэрэг хоорондын орооцолдолд нийцдэг.

Энэ тохиолдолд квант объектын талаарх мэдээллийн нэг хэсэг нь хүрээлэн буй орчинд ордог бол хүрээлэн буй орчны талаархи мэдээллийн нэг хэсэг нь квант системд ордог. Хүрээлэн буй орчны төлөв байдлын тодорхойгүй байдлын эмх замбараагүй байдал нь квант системийн төлөв байдалд нэвтэрч, түүнийг хяналтгүй байдлаар өөрчилсөнтэй холбоотой зөрчил үүсдэг.

Үүнийг Юнгийн алдартай туршилтын жишээн дээр авч үзье: бид "квант пулемёт" -ын хэсгүүдийг хоёр ангархайтай дэлгэц рүү буудах болно. Хэрэв бид электрон илрүүлэгчийг дэлгэцийн дараа байрлуулбал интерференцийн хэв маягийг харах болно. Юнгийн туршилтаар бөөмс өнгөрсөн хоёр ангарлын алинд нь орсон талаарх мэдээлэл хүрээлэн буй орчинд орж ирэхэд интерференц алга болдог. Энэ нь туршилтын тусгай төхөөрөмж (жишээ нь, ангархай тус бүрийг гэрэлтүүлдэг "гар чийдэн") байгаа эсэх, мөн туршилтын хяналтгүй үзэгдлүүдээс шалтгаалж болно. Энэ бол гайхамшиг юм шиг санагдаж байна, гэхдээ үгүй ​​- энэ бол квант системийн ажиглагчтай "харьцах" явдал юм.

Хэрэв бид бүх объектуудын, түүний дотор макроскопийн шинж чанарыг квант механикийн үүднээс авч үзвэл задрал нь тодорхой квантын объект ба түүний хүрээлэн буй орчны хоорондын орооцолдолтой тохирч байна. Зөрчлийн улмаас бид муурыг нэгэн зэрэг эсрэг чиглэлд гүйж байгааг хардаггүй.

Задаргаа үүссэнийг хэрхэн тодорхойлох вэ?

Декогерентийг жишээлбэл интерференцийн загвар алга болох замаар илрүүлж болно. "Welcher Weg" ("ямар замаар") ийм энгийн туршилт байдаг. Үүний дотор бид фотоныг цацраг задлагч руу илгээдэг бөгөөд түүгээр фотон дамждаг (үүнийг "зам 1" гэж нэрлэе), эсвэл тусдаг (үүнийг "зам 2" гэж нэрлэе). Дараа нь толин тусгалыг ашиглан бид хоёр замыг өөр цацраг задлагч болгон нэгтгэдэг бөгөөд гаралт бүр нь нэг фотон илрүүлэгчтэй байдаг.

Жишээлбэл, хэрэв энэ туршилтанд интерферометрийг (жишээ нь замын урт хоорондын хамаарлыг) бүх фотонууд гаралтын туяа задлагчийн хоёр чиглэлийн аль нэгээр нь хатуу гарахаар тохируулсан бол. Декогерацийн үед, i.e. замуудын хоорондын уялдаатай давхцах төлөвийг устгаснаар тэдгээр нь хоёр чиглэлд 1/2 магадлалтайгаар гарах болно.

Квантын компьютер тодорхой үйлдлүүдийг гүйцэтгэж байсан ба уялдаа холбоогүй байдал үүссэн гэж бодъё (жишээлбэл, Шорын алгоритмыг гүйцэтгэх явцад эсвэл зарим энгийн үйлдлүүд). Тооцооллын үр дүн ямар байх вэ, энэ нь бүрэн уялдаатай кубит дээрх тооцооноос юугаараа ялгаатай вэ?

Когерент бус байдал нь гаралтын квант регистр дэх тооцооллын үр дүнг гажуудуулахад (энэ нь мөн гүйлтээс гүйлтэд өөрчлөгдөж болно) хүргэнэ. Жишээлбэл, 15-ын тоог гүйцэтгэсний үр дүнд бид 3 ба 5-ыг тогтмол хүлээн авахгүй, харин 3 ба 5-ын магадлалтай, бусад бүх төрлийн үр дүнг (2 ба 4, 3 ба 6 гэх мэт) авах болно. )

Задаргаатай хэрхэн харьцах вэ? Та ямар нэгэн жишээ хэлж чадах уу? Multiqubit системүүдийн уялдаа холбоог хадгалах нь илүү хэцүү юу?

Хүрээлэн буй орчны өчүүхэн нөлөөлөл нь эвдрэлд хүргэж болзошгүй тул уялдаа холбоогүй байдлын эсрэг тэмцэхийн тулд байгаль орчны хяналт шаардлагатай. Тиймээс квантын суперпозицияг судлахын тулд тэдгээрийг хүрээлэн буй орчноос сайтар тусгаарлах шаардлагатай.

Сонирхолтой нь сүүлийн нөхцөл байдал нь квант мэдрэгчийн тухай ойлголтыг бий болгосон: квант төлөв нь гадны нөлөөнд маш мэдрэмтгий байдаг тул энэ нь хэт мэдрэмтгий хэмжилт хийхэд ашиглаж болно гэсэн үг юм. Саяхан бие даасан нейроноос ирсэн дохиог NV төвүүдэд квант мэдрэгч ашиглан хэмжсэн.

Практикт бага температур, хүрээлэн буй орчны параметрүүдийн аажмаар өөрчлөгдөж буй хэлбэлзлийг нөхөх янз бүрийн схемийг задралын эсрэг тэмцэхэд ашигладаг. Жишээлбэл, эрдэмтэд "эрхлэх цуурай" -тай туршилт хийхдээ харилцан уялдаа холбоогүй байдлыг эргүүлж сурсан (доор илүү дэлгэрэнгүй).

Мультикубит системүүдэд кубитууд бие биенээ "сонсож", бие биетэйгээ "ярилцдаг" хэрэгцээг тэнцвэржүүлэх нь илүү хэцүү байдаг бөгөөд үүний зэрэгцээ хүрээлэн буй орчныг нь "сонсохгүй" байдаг. Үүнд физикийн үндсэн хязгаарлалт байхгүй, гэхдээ ийм асуудлыг шийдвэрлэх замд хэд хэдэн технологийн хүндрэлүүд байдаг.

Орчин үеийн кубитуудад уялдаа холбоо хэр удаан үргэлжлэх вэ?

Саяхан Мэрилэндийн их сургуулийн эрдэмтэд цахилгаан соронзон урхинд (энэ тухай N+1) итерби ионууд дээр тулгуурлан таван кубитийн төхөөрөмж бүтээжээ. Тэр дундаа хамгийн сүүлийн үеийн бүтээлүүдийн нэг болох энэ бүтээлд эдгээр хугацаа секундын дарааллаар явагддаг.

Энэ утга нь квант компьютерийн үзэл баримтлалын шаардлагыг хэрхэн хангаж байна вэ?

Зохицуулалтын хугацаа нь алдааг тооцоолох, залруулах хугацаанаас хэтрэх шаардлагатай. Иймд хүрч болох уялдаатай хугацаа нь тооцоолол хийхэд хангалттай. Гэсэн хэдий ч энэ нь бүрэн хэмжээний, бүх нийтийн квант компьютер хийхэд хангалтгүй, учир нь энэ нь урт хугацааны санах ой болон уялдаа холбоотой байх хугацаа урт байх ёстой бусад элементүүдийг шаарддаг. Өөр нэг сонирхолтой арга бол алдааг тэсвэрлэдэг топологийн квант тооцоололыг хөгжүүлэх явдал юм.

Декогерент ба долгионы функцын уналт хоёрын хооронд ямар хамааралтай вэ? Тэд ижил зүйлийн талаар ярьж байна уу?

Эдгээр нь "сайн цагдаа" ба "муу цагдаа" юм.

Эдгээр хоёр үйл явцын мөн чанар нь квант системийн төлөв байдлын талаарх мэдээллийг хүрээлэн буй орчинд нэвтрүүлэх явдал юм. Хүмүүс хоорондоо уялдаа холбоогүй байдлын талаар ярихад энэ үйл явц харьцангуй жигд бөгөөд цаг хугацаа өнгөрөх тусам уртасгах мэт санагддаг - сайн цагдаа байцаахтай адил. Сүйрлийн үед энэ нь бараг агшин зуурын бөгөөд хүчтэй байх ёстой - муу цагдаа тэр даруй хариулт авах шаардлагатай байна. Цаашид манай квант системд юу тохиолдох нь хамаагүй.

Тэд хэмжилт хийх үед долгионы функцийн уналтын тухай ихэвчлэн ярьдаг ч үнэндээ хэмжилт нь квант системийн мэдээллийг дамжуулдаг хэмжих төхөөрөмжөөр хүрээлэн буй орчны үүргийг гүйцэтгэдэг декогерентийн зохион байгуулалттай хувилбар юм. макроскопийн түвшин (харьцангуй, зүүний хазайлт хүртэл). Мөн долгионы функцийн уналт нь задралын хязгаарлагдмал тохиолдлыг илэрхийлдэг гэж хэлж болно.

Декогерентийг бага зэрэг эвдэж, дараа нь байрандаа буцааж өгөх боломжтой юу?

Декогерентийн үйл явцын шинж чанарт үндэслэн задралыг арилгахын тулд квант системийн тухай хүрээлэн буй орчинд мэдэгдэж буй мэдээллийг квант систем рүү буцаах шаардлагатай болох нь тодорхой байна. макроскопийн орчин үүнийг "мартах" хэрэгтэй. Ерөнхийдөө энэ нь маш хэцүү, учир нь мэдээлэл алдагдах үйл явц нь эргэлт буцалтгүй бөгөөд энэ мэдээллийг хадгалах боломжтой маш олон тооны эрх чөлөө байдаг бөгөөд тэд бүгд хоорондоо хурдан солилцдог. Тиймээс бүх зүйлийг байранд нь буцааж өгөхийн тулд хүрээлэн буй орчныг хангалттай сайн хянах хэрэгтэй. Ер нь бүх зүйл хүмүүстэй адилхан байдаг.

Гэсэн хэдий ч зарчмын хувьд, жишээлбэл, "спин цуурай" гэж нэрлэгддэг туршилтаар задралыг буцаах заль мэх боломжтой. Үүний мөн чанар нь квант системийн хувьслын хугацаа (жишээлбэл, цөмийн эргэлт) нь гадаад нөхцөл байдлын (соронзон орон) шинж чанарын өөрчлөлтийн хугацаанаас хамаагүй бага байсан явдал юм. Үйлдлүүдийн тусгай дарааллыг ашиглан квант системийн тухай мэдээлэл алдагдах процессыг буцаах боломжтой.

Владимир Королев, Андрей Коняев нар бэлтгэсэн

Физикчид бичил биетүүдийн амьдардаг дэлхийн хуулийг дүрслэхийн тулд квант механикийг бүтээжээ. Гэвч эдгээр хуулиуд нь маш нууцлаг, үл ойлголцол болсон тул эрдэмтэд тэдний зарим талыг ойлгосоор байна. Физик-математикийн шинжлэх ухааны нэр дэвшигч, ОХУ-ын ШУА-ийн Хэрэглээний физикийн хүрээлэнгийн ахлах судлаач, шинжлэх ухааны алдартай блогын зохиогч Артём Коржиманов квантын суперпозиция үзэгдлийг судлахад зориулсан сүүлийн үеийн ажлын талаар ярьж байна.

Квантын суперпозиция - квант механикийн үндэс

20-р зууны эхэн үед үүсч, 1930-аад онд боловсорч гүйцсэн квант механик нь одоо маш сайн шалгагдсан, маш амжилттай физик онол болжээ. Манай соёл иргэншлийг техникийн ололт амжилтгүйгээр төсөөлөхийн аргагүй юм. Хэрэв квант механик байгаагүй бол таны энэ бичвэрийг уншиж буй компьютер, зөөврийн компьютер эсвэл ухаалаг утас хэзээ ч бүтээгдэхгүй гэдгийг дурьдахад хангалттай.

Гэсэн хэдий ч квант онолын үндэс суурь нь бидний зөн совинтой маш их зөрчилддөг тул хүн төрөлхтний хамгийн хүчирхэг оюун ухаанд ч гэсэн өөр өөр тайлбар өгөхийг оролдохын тулд эрдэмтэд эдгээр ололт амжилтын төлөө маш их төлбөр төлөх шаардлагатай болсон. Ричард Фейнман эсвэл Дэвид Мермин хоёрын аль нэгтэй нь холбоотой өгүүлбэрээс: "Амаа тат, тоо!"

Ийм гаж зарчим бол квантын суперпозиция зарчим юм. Ерөнхийдөө бид бүгдээрээ суперпозиция зарчмыг сайн мэддэг, гэхдээ бид үүнийг өдөр тутмын амьдралдаа ингэж нэрлэхгүй байж магадгүй юм. Ихэвчлэн суперпозиция нь энгийн ажиглалт гэж ойлгогддог: хэрэв нэг үйлдэл нь нэг үр дүнд хүргэдэг бол хоёр дахь үйлдэл нь хоёр дахь үр дүнд хүргэдэг бол тэдний хамтарсан үйлдэл нь хоёулаа үр дүнг бий болгоно. Жишээлбэл, хэрэв та алим худалдаж авбал найз чинь алим худалдаж авбал хамтдаа хоёр алим худалдаж авна. Мэдээжийн хэрэг суперпозицийн зарчим үргэлж биелдэггүй: хэрэв дэлгүүрт зарагдах цорын ганц алим үлдсэн бол та болон таны найз хоёр алим худалдаж авахгүй, гэхдээ та тусад нь алим худалдаж авах боломжтой.

Гэсэн хэдий ч квант суперпозиция нь сонгодог суперпозицияас эрс ялгаатай. Квантын онолд бид үйлдлүүдийн бус харин төлөв байдлын суперпозицияны тухай ярьж байна. Жишээлбэл, хэрэв танд хоёр хайрцаг байгаа бол электрон тэдгээрийн аль нэгэнд нь эсвэл нөгөөд нь байж болно, гэхдээ энэ нь эдгээр хоёр төлөвийн суперпозицияд байж болно, өөрөөр хэлбэл хоёр хайрцагт хоёуланд нь байж болно. ижил хугацаанд. Бидний өдөр тутмын бүх туршлагаас зөрчилддөг энэ баримт нь зөвхөн электронууд төдийгүй, гүйдэл нь цагийн зүүний дагуу болон цагийн зүүний дагуу нэгэн зэрэг урсдаг нэлээн макроскопийн хэт дамжуулагч металл цагираг хүртэл янз бүрийн туршилтаар олон удаа батлагдсан.

Давхар ангархай туршилт

Квантын суперпозиция үзэгдлийг харуулсан сонгодог жишээ бол давхар ангархай туршилт юм. Энэхүү туршилт нь квант механикийг ойлгоход маш чухал тул алдарт физикч Ричард Фейнман өөрийн адил алдартай Фейнманы физикийн лекцүүддээ үүнийг "сонгодог аргаар тайлбарлах боломжгүй, туйлын, туйлын боломжгүй үзэгдэл" гэж нэрлэдэг. Энэ үзэгдэл нь квант механикийн мөн чанарыг агуулдаг."

Туршлагын мөн чанар нь харьцангуй энгийн юм. Бөөмийн эх үүсвэр байх болтугай - эдгээр нь гэрлийн бөөмс, фотон, электрон, атом байж болно, саяхан молекулуудад туршилт хийсэн - энэ эх үүсвэр нь бөөмсийн хувьд тунгалаг хавтанг гэрэлтүүлдэг. Хавтан дээр хоёр нимгэн зүсэлт хийсэн бөгөөд түүний ард орж ирж буй хэсгүүд ул мөр үлдээдэг дэлгэц байдаг. Хэрэв бид нэг ангархайг хаавал дэлгэцэн дээр хоёр дахь ангархайн эсрэг талд илүү бага нимгэн тууз харагдах болно. Хэрэв бид хоёр дахь ангархайг хааж, эхний ангархайг онгойлгох юм бол үр дүн нь ижил байх болно, гэхдээ зураас нь эхний ангархайн эсрэг талд гарч ирнэ. Асуулт бол хоёр цоорхойг нэгэн зэрэг онгойлговол юу болох вэ?

Өдөр тутмын зөн совин нь энэ тохиолдолд дэлгэцэн дээр ердөө хоёр судал харах болно гэдгийг харуулж байна. Эсвэл, хэрэв ангархай нь бие биентэйгээ ойрхон байрладаг бол нэг зузаан туузыг ангархай тус бүрээс судлууд давхарлах замаар олж авдаг. Гэвч 19-р зууны эхээр энэ туршилтыг анх хийсэн Томас Янг тэс өөр дүр зургийг хараад гайхсан байна. Дэлгэцэн дээр маш олон судал тод харагдаж байсан бөгөөд зузаан нь анх авсан туузны зузаанаас бага байв. Одоо бид үүнийг интерференцийн загвар гэж нэрлэдэг бөгөөд нөлөө нь өөрөө давхар ангархай интерференц гэж нэрлэгддэг.

Гэсэн хэдий ч Томас Янг бие даасан тоосонцортой ажилладаггүй, харин тэдгээрийн олон тоогоор - тод гэрлийн эх үүсвэртэй ажилладаг байв. Тиймээс түүний ажиглалтууд гэрэл бол долгион гэдгийг нотолсон ч ертөнцийг үзэх үзэлд жинхэнэ хувьсгал хийсэнгүй. Эрдэмтэд зүгээр л гэрлийг долгион гэж тодорхойлж эхлэв. Гэхдээ долгионы хувьд хөндлөнгийн үзэгдэл нь байгалийн юм. Хоёр хайрга ус руу шидээд, тэдгээрээс салж буй тойрог нь огтлолцож, нилээд төвөгтэй хэв маягийг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь хөндлөнгийн загвар болно.

Хувьсгал 20-р зууны эхээр болсон. Эхлээд Макс Планк, Альберт Эйнштейн нарын онолын бүтээлүүдэд гэрэл нь бөөмсөөс тогтдог гэсэн таамаглалыг дэвшүүлсэн бөгөөд дараа нь Британийн физикч Жеффри Инграм Тейлор Янгийн туршилтыг давтаж чадсан боловч гэрлийн ийм сул эх үүсвэртэй байсан тул бие даасан фотонууд иржээ. дэлгэц дээр илрүүлж болно. Үүний зэрэгцээ олон тооны фотон ирсний дараа олж авсан интерференцийн загвар нь Янгийнхтай ижил хэвээр байв. Тиймээс гэрэл нь бөөмсөөс бүрддэг мэт боловч эдгээр хэсгүүд нь долгион шиг ажилладаг болох нь тогтоогдсон.

Долгионы шинж чанар, хөндлөнгийн үзэгдлийг хүлээж байгаагүй электронуудын хувьд ижил төстэй нөлөөг урьдчилан таамаглаж байсан тул нөхцөл байдлыг улам хүндрүүлсэн. Янгийн электронуудын туршилтын аналогийг зөвхөн 1961 онд Германы физикч Клаус Йонссон хийсэн боловч тэдгээрт долгионы шинж чанар байгаа нь 1920-иод онд бусад аргуудаар нотлогдсон.

Долгион-бөөмийн хоёрдмол байдал гэж нэрлэгддэг үүссэн зөрчилдөөнийг шийдвэрлэхийн тулд эрдэмтэд бөөмс бүр нь тодорхой долгионтой тохирч байна гэж үзэх шаардлагатай болсон - үүнийг долгионы функц гэж нэрлэдэг - энэ нь бөөмсийн төлөв байдлаас хамаарна. Жишээлбэл, бөөмс нэг ангархайг дайран өнгөрвөл энэ нь нэг төлөв бөгөөд нэг долгионы функцтэй, хэрэв бөөмс өөр ангарлаар дамжин өнгөрвөл өөр төлөвт байгаа бөгөөд өөр долгионы функцтэй байна. Квантын суперпозицийн зарчим нь хоёр задгай ангархайтай бөөмс нь эхний ба хоёр дахь төлөвийн суперпозиция байдалд байгаа бөгөөд үүний дагуу түүний долгионы функц нь хоёр долгионы функцийн нийлбэр юм. Энэ нийлбэр нь интерференцийн хэв маягийг бий болгоход хүргэдэг. Энэ утгаараа бөөмс нь хоёр ангархайг нэгэн зэрэг дайран өнгөрдөг гэж хэлдэг, учир нь хэрэв тэдгээрийн зөвхөн нэгийг нь дайран өнгөрвөл хөндлөнгийн загвар байхгүй болно.

Хачирхалтай нь, хоёр ан цавын туршилт нь квант физикт ямар үүрэг гүйцэтгэдэг ч олон эрдэмтэд үүнийг бүрэн зөв ойлгодоггүй. Түүгээр ч барахгүй энэ буруу тайлбар квант механикийн ихэнх сурах бичигт байдаг. Баримт нь энэхүү туршилтын суперпозиция үзэгдлийг ихэвчлэн дараах байдлаар тайлбарладаг: электрон хоёр цоорхойгоор дамжин өнгөрөх төлөвийн долгионы функц нь хэрэв нэг нь байх үеийн долгионы функцүүдийн нийлбэр юм. цоорхойг нь хаасан. Гэсэн хэдий ч энэ тайлбар нь хоёр дахь ангархайг нээснээр эхнийхээр электрон дамжих замыг өөрчлөх боломжтой гэдгийг харгалзаагүй болно. Алимны жишээ рүү буцаж очоод найзаасаа зээлсэн мөнгөөр ​​алим худалдаж авч байна гэж төсөөлөөд үз дээ, дараа нь хоёр алим худалдаж авах нь та хоёрын нэг нь нэг алим худалдаж авсан шиг тийм ч амар явахгүй, учир нь нийт мөнгө танд хүрэлцэхгүй байж магадгүй юм. .

Гурван ангархай туршилт: онол

Нэгээс олон цоорхой нээгдэхэд юу болдогийн мөн чанарыг өөр ангархай нэмсэн туршилтын жишээн дээр тайлбарлахад хялбар байдаг. Нэмж дурдахад ижил Ричард Фейнманы зохион бүтээсэн квант физикийн өөр тайлбар руу шилжих нь тохиромжтой. 1940-өөд оны сүүлчээр тэрээр тухайн үед аль хэдийн сайн хөгжсөн квант механикийн бүх үр дүнг ямар ч долгионы функц оруулахгүйгээр, харин бөөмс нэг цэгээс нөгөө цэг рүү бүх боломжит траекторийн дагуу хөдөлдөг гэж үзэх замаар олж авч болохыг харуулсан. нэг удаа, гэхдээ зам тус бүрийн "жин", өөрөөр хэлбэл эцсийн үр дүнд үзүүлэх хувь нэмэр нь өөр бөгөөд тусгай дүрмийн дагуу тодорхойлогддог.

Сонгодогтой ойролцоо замналууд хамгийн их жинтэй байдаг. Жишээлбэл, хоёр цоорхойтой тохиолдолд ийм замыг ногоон өнгөөр ​​доорх зурагт үзүүлэв.

Гэхдээ бусад олон замналууд ч хувь нэмэр оруулдаг, тэр ч байтугай бөөмс урагшаа биш харин буцах замын нэг хэсгийг хөдөлгөдөг ийм чамин замд ч хувь нэмэр оруулдаг. Тэдгээрийн дотроос доорх зурган дээр нил ягаан өнгөөр ​​үзүүлсэн шиг ангархайнуудын аль нэгээр нь орж, нөгөөгөөр дамжин гурав дахь нүхээр гардаг хүмүүс байдаг.

Ийм сонгодог бус траекторууд байгаа нь бөөмийн гурван ангархайг дайран өнгөрсний дараа түүний төлөв байдал нь нөгөө хоёр нь хаалттай байх үед тус бүрээр дамжин өнгөрөх төлөв байдлын энгийн нийлбэртэй тэнцүү биш болоход хүргэдэг. Мэдээжийн хэрэг ялгаа нь ихэвчлэн бага байдаг, гэхдээ нэгдүгээрт, хэрэв та зарим нэг сул эффектийг сонирхож байвал энэ нь чухал байж болох юм, хоёрдугаарт, тусгай заль мэхийг ашиглах замаар үүнийг бэхжүүлж болно.

Давхар ан цавын туршилтын суперпозиция зарчмын ердийн тайлбар буруу болохыг хамгийн түрүүнд 1986 онд Японы физикч Х.Ябуки онцолсон боловч түүний ажил удаан хугацаанд анзаарагдахгүй байсан бололтой. Энэ сэдвийн орчин үеийн сонирхлыг 2012 онд нэр хүндтэй Physical Review A сэтгүүлд хэвлэгдсэн нийтлэл сэргээсэн. Үүнд зохиогчид цахилгаан соронзон долгион ашиглан гурван ангархай дахь сонгодог долгионы интерференцийн тохиолдлыг судалжээ. Энэ талбарт үндэслэсэн Максвеллийн тэгшитгэлийн шууд тоон загварчлалаар тэд бодит нөхцөлд зөв хариулт ба суперпозицийн зарчмыг буруу тайлбарласнаар олж авсан хариултын хоорондох зөрүү 0.5% орчим байгааг харуулсан. Хэдийгээр энэ үнэ цэнэ бага боловч туршилтаар хэмжих боломжгүй байгаа ч үр нөлөө нь өөрөө үгүйсгэх аргагүй юм.

Гэсэн хэдий ч эрдэмтэд энэ баримтыг туршилтаар шалгахыг хүсч байгаа тул 2014, 2015 онд Энэтхэгийн эмэгтэй физикч Урбаси Синха тэргүүтэй ижил бүлэг эрдэмтэд "Physical Review Letters" болон "Scientific Reports" сэтгүүлд квантыг судалсан хоёр өгүүлэл нийтлүүлсэн. Квантын онол нь бөөмсийг гурван цоорхойгоор дамжин өнгөрөх онолыг нарийвчлан тодорхойлсон бөгөөд хэрэв хэмжилтийг оптик мужид бус цахилгаан соронзон долгионоор хийвэл зөв үр дүн ба буруу тайлбарын хоорондох зөрүүний нөлөө мэдэгдэхүйц нэмэгдэх болно. , өөрөөр хэлбэл гэрэлтэй, гэхдээ богино долгионы мужид - ийм долгионыг жишээлбэл, гэр ахуйн богино долгионы зууханд хоол хүнс халаахад ашигладаг.

Гурван ангархай туршилт: дадлага

Урбаси Синха 2014 оны нийтлэлд тайлбар өгөхдөө түүний бүлэг аль хэдийн богино долгионы туршилт хийж эхэлсэн боловч үр дүн нь хараахан гараагүй байна. Гэтэл саяхан алдарт физикч Роберт Бойд тэргүүтэй өөр бүлэг эрдэмтдийн нийтлэл хэвлэгджээ (жишээлбэл, тэр "удаан" гэрэлтэй туршилт хийсэн анхны хүн гэдгээрээ алдартай). Энэхүү нийтлэлийг Nature Communications сэтгүүлд нийтэлсэн бөгөөд хэлэлцсэн үр нөлөөг туршилтаар харуулсан. Энэ туршилтын санаа өөр байсан нь үнэн.

Роберт Бойд ба түүний хамтрагчид плазмон гэж нэрлэгддэг хавтангийн тусламжтайгаар ангархайтай хавтангийн ойролцоох сонгодог бус траекторын "жин"-ийг нэмэгдүүлэхийг санал болгов. Плазмонууд нь зөвхөн металлын гадаргуугийн дагуу нэг ангарлаас нөгөөд шилжих боломжтой "утас дээрх фотонууд" шиг зүйл юм. Энэ зорилгоор алтаар ангархайтай хавтанг хийсэн. Алт бол маш сайн дамжуулагч тул ялангуяа хүчтэй плазмон үүсгэдэг.

Туршилтанд гэрлийн эх үүсвэр нь гурван ангарлын зөвхөн нэгийг нь цацруулсан. Түүгээр ч барахгүй, хэрэв нөгөө хоёр нь хаалттай байсан бол нээлттэй ангарлын эсрэг талд бага зэрэг бүдгэрсэн туузны ердийн зураг ажиглагдсан. Харин нөгөө хоёр цоорхойг нээхэд зураг эрс өөр болсон: илүү нарийхан судалтай ердийн интерференцийн загвар гарч ирэв.

Гурван цоорхойн хоёр нь хаалттай (зүүн) болон гурван ангархай нь нээлттэй (баруун) үед дэлгэцэн дээрх зургуудын харьцуулалт. O. S. Magana-Loaiza нар, Нат. Коммун. 7, 13987 (2016)

Эдгээр бүх нарийн ширийн зүйлс яагаад хэрэгтэй вэ?

Эдгээр судалгаанууд практик ач холбогдолтой байж болох уу? Дээр дурдсан бүтээлүүдийн зохиогчид тэгж найдаж байна. Квантын суперпозицийн үзэгдлийг квантын холбоо гэж нэрлэгддэг зүйлд өргөн ашигладаг. Жишээлбэл, квант криптограф түүн дээр суурилдаг. Энэ бол уламжлалт электроник дээр суурилсан компьютерээс квант компьютерт маргаангүй давуу талыг өгдөг суперпозицийн үзэгдэл юм. Тиймээс эдгээр чиглэлд квант суперпозиция хэрхэн ажилладаг талаар үнэн зөв ойлголттой байх нь маш чухал юм. Тийм ч учраас бид гурвалсан хөндлөнгийн хөндлөнгийн судалгаа нь квант төхөөрөмжийг ажиллуулах шинэ, илүү үр дүнтэй протоколуудыг гаргахад тусална гэж найдаж байна.

Артём Коржиманов

Квантын ид шид Доронин Сергей Иванович

2.4. Мужуудын суперпозиция

2.4. Мужуудын суперпозиция

Бидний эргэн тойрон дахь ертөнцөд "байгалийн бус" (сонгодог үзэл бодлоор) төлөв байдал байгаа нь тэдний оршин тогтнох объектив байдал нь физик туршилтаар нотлогддог бөгөөд энэ баримт нь квант механикийн хамгийн үндсэн зарчмуудын нэг болох шууд үр дагавар юм. мужуудын суперпозиция зарчим. Эсрэгээр нь хэлэх нь дээр: байгалийн энэхүү төрөлхийн шинж чанар нь квант механикийн онолын үндсэн зарчимд тусгагдсан байдаг. Үүнийг дараах байдлаар томъёолж болно.

Улс орнуудын суперпозиция зарчим : хэрэв систем нь өөр өөр төлөвт байж болох юм бол энэ олонлогоос хоёр ба түүнээс дээш төлөвийг нэгэн зэрэг "суперпозиция" хийсний үр дүнд олж авсан төлөвт байх чадвартай.

Квантын онолд цэвэр төлөвийг төлөвийн вектороор, холимог төлөвийг нягтын матрицаар дүрсэлж болох тул чанарын хувьд ялгаатай хоёр төрлийн суперпозиция байдаг. Тиймээс төлөвийн векторууд эсвэл нягтын матрицууд хоорондоо давхцаж болно. Одоо бид энэ нөхцөл байдлыг онцлон тэмдэглэхийн тулд "зохицуулалт" ба "зохицолтой төлөв" гэсэн хэллэгийг ихэвчлэн ашигладаг.

Сонгодог физикт суперпозиция гэдэг ойлголт бас өргөн хэрэглэгддэг. Сургуульд байхдаа бид бүгд биенд үйлчлэх хүчний вектор сумыг зурж, параллелограмм (гурвалжин) дүрмийг ашиглан үүссэн хүчний векторыг олсон. Энэ тохиолдолд бид сонгодог физикийн суперпозиция зарчмыг ашигласан бөгөөд үүний мөн чанар нь хэд хэдэн бие даасан нөлөөллөөс үүсэх үр нөлөө нь тус тусад нь тус тусад нь бий болсон нөлөөллийн нийлбэр юм. Энэ нь шугаман тэгшитгэлээр тодорхойлсон систем эсвэл физик талбарт хүчинтэй.

Гэхдээ сонгодог физикт суперпозицийн зарчим нь ойролцоогоор, бүх нийтийнх биш, суурь юм. Энэ нь харгалзах системүүдийн хөдөлгөөний тэгшитгэлийн шугаман байдлын үр дагавар бөгөөд шугаман бус нөлөөлөл нь ач холбогдолгүй үед нэлээд сайн ойролцоолсон болно.

Квант механикт байдал өөр байна. Үүнд суперпозицийн зарчим нь үндсэн суурь бөгөөд онолын математик аппаратын бүтцийг тодорхойлдог гол постулатуудын нэг юм. Үүнээс үзэхэд, жишээлбэл, муж улсууд квант механик