Секреты квантового энергообмена: открывая потенциал световых полей
Квантовая механика — это раздел физики, который занимается изучением частиц и энергии на микроскопическом уровне. В квантовом мире все определяется вероятностями и волновыми характеристиками, что сильно отличает его от классического мира, в котором мы привыкли жить.
Один из основных вопросов, которые интересуют квантовых физиков, это то, как квантовые системы взаимодействуют друг с другом и со своей средой посредством передачи энергии. Это важно не только для понимания фундаментальных законов природы, но и для разработки новых квантовых технологий, таких как квантовые компьютеры, квантовая криптография и квантовые сенсоры.
Недавно группа ученых из Сингапура и Франции провела уникальное исследование, в котором они теоретически и экспериментально исследовали передачу энергии в двухчастичных квантовых системах, то есть системах, состоящих из двух отдельных квантовых объектов, таких как атомы, фотоны или кубиты. Их результаты были опубликованы в престижном журнале Physical Review Letters и представляют собой значительный вклад в квантовую оптику и термодинамику.
Два способа передачи энергии
Авторы исследования предложили две новые концепции для описания передачи энергии в двухчастичных квантовых системах: унитарную и корреляционную энергию.
Унитарная энергия — это энергия, которая передается между двумя квантовыми системами в результате действия сил, таких как электромагнитное притяжение или отталкивание. Эта способ передачи энергии сохраняет квантовую когерентность системы, то есть способность находиться в суперпозиции разных состояний.
Корреляционная энергия — это энергия, которая передается между двумя квантовыми системами в результате их запутанности, то есть квантового явления, при котором две системы становятся неразделимо связанными и зависят друг от друга, даже если они находятся на большом расстоянии. Эта способ передачи энергии уменьшает квантовую когерентность системы, но увеличивает ее квантовую информацию.
Авторы показали, что количество унитарной и корреляционной энергии, передаваемой между двумя квантовыми системами, зависит от их начальных состояний, характеристик и взаимодействия. Они также показали, как измерить эти величины с помощью оптических методов.
Два эксперимента
Для демонстрации своих идей авторы провели два разных эксперимента, в которых они исследовали передачу энергии в двухчастичных квантовых системах, используя световые поля.
В первом эксперименте они рассмотрели случай спонтанного излучения кубита, представленного квантовой точкой — наноразмерным полупроводником, который может находиться в двух квантовых состояниях: основном и возбужденном. Квантовая точка была помещена в вакуумное состояние, и подвергалась лазерному возбуждению. При этом квантовая точка испускала фотоны в вакуум, теряя энергию.
Авторы измерили, сколько унитарной и корреляционной энергии передалось от квантовой точки к вакуумному состоянию, и обнаружили, что это зависит от начальной квантовой когерентности кубита. Если кубит был изначально в равной суперпозиции основного и возбужденного состояний, то он передавал максимальное количество унитарной энергии, равное половине своей общей энергии. Если же кубит был изначально в инвертированном состоянии, то он передавал только корреляционную энергию.
Во втором эксперименте они рассмотрели случай связывания двух световых полей с помощью делителя пучка — устройства, которое разделяет световой пучок на два. Одно из полей было излучаемым полем от квантовой точки, а другое — эталонным когерентным полем от лазера. Оба поля проходили через делитель пучка и интерферировали друг с другом.
Авторы измерили, сколько унитарной и корреляционной энергии передалось от излучаемого поля к эталонному полю, и обнаружили, что это зависит от чистоты и когерентности излучаемого поля. Чем выше эти параметры, тем больше унитарной энергии передается между полями.
Квантовые перспективы
Это исследование открывает новые горизонты для понимания и контроля передачи энергии в квантовых системах. Оно также имеет потенциальные приложения для квантовых технологий, таких как квантовые вычисления, которые основаны на использовании двухчастичных систем.
Авторы намерены продолжать свои исследования в этом направлении, расширяя свои концепции унитарной и корреляционной энергии на более сложные и реалистичные ситуации. Они также хотят исследовать фундаментальные аспекты квантовой оптики и термодинамики с помощью энергетических и энтропийных инструментов. Например, путем извлечения оптических сигнатур необратимости или, наоборот, обнаружения квантовости поля с энергетическими критериями качества.
что такое квантовая энергия и как её получают?
Никак не получают. Это словосочетание вообще смысла не несет никакого. Все равно что «ортогональная дисквалификация». Просто соединили вместе два произвольных лова, и все. С какой стати это должно что-то означать?
Сэн_ФэйхоЗнаток (347) 8 лет назад
и с чего оно такое популярное у всех физиков-ядерщиков, они же разумные люди, не смогут же употреблять пустые слова.
Дмитрий Низяев Искусственный Интеллект (793799) Кванты не обладают энергией, они ею являются. И ее никто не получает, ее измеряют и наблюдают.
Что такое квантовая энергия, можете объяснить своими словами?
В современной физике такого понятия нет.
Есть понятия «квантование энергии», «квантовое состояние», «электромагнитная энергия», «квант энергии».
А «квантовая энергия» — это что-то из области магии, а не физики.
Сергей МосквичевЗнаток (271) 3 года назад
В физике (как науке) есть все. Другое дело — как это воспринимают сами физики. В сущности, магия — неизученная наука. Раньше и лапочка была нечто магическое — то, что даже и во сне не присниться. А теперь это стандартизация.
Если своими словами, то примерно так: «Потому ежели человек вчёный, так ему уже свет переворачивается вверх ногами, пардон, вверх дыбом».
Это бессмысленное сочетание слов. Такое обожают употреблять всякие эзотерики и прочие лженауки.
Квантование энергии ввёл Планк для объяснения процесса рождения фотонов. Когда, в атоме, электрон переходит из одного энергетического состояния в другое, то, за один такой переход, он излучает энергию, величина которой не может быть меньше 6,626070040(81)*10^(-34)Дж
http://www.vevivi.ru/best/POSTOYANNAYA-PLANKA-ref227792.html
«. Одним из новых принятых Планком условий было: интерпретировать UN (энергия колебаний N осцилляторов) не как непрерывную неограниченно делимую величину, а как дискретную величину, состоящую из суммы ограниченных равных частей. «
. .Мудрец (10082) 6 лет назад
Когда, в атоме, электрон переходит из одного энергетического состояния в другое, то, за один такой переход, он излучает фотон, величина энергии которого не может быть меньше 6,626070040(81)*10^(-34)Дж
Квантовой энергией можно назвать энергию очень высокой плотности. Даже ядерная энергия таковой не является. Это скорее энергетический вакуум.
что такое квантование энергии?
Переход любой сисстемы из одного состояния в другое происходит только путем испускания или поглощения электромагнитных волн. Так, вот элементарные сисстемы, типа атома, ядра и . ещё элементарнее, испускают и поглощают волны только определенных частот (каких? -от условий и системы зависит). И ПОРЦИЯМИ ЭНЕРГИИ пропорциональными этой частоте. ..вот эти порции и называют квантами (или фотонами).
Да, да, даже когда кирпичь падает на ногу происходит квантование. Только в кирпиче (и ноге . и в языке) так много систем (особенно в языке), что глаз и слух эти порции не замечает. ..хотя если хорошо прислушаться то. ))))))
виктор носковОракул (88407) 8 лет назад
слово кирпичь пишется так — кирпитчь.
поШАРЛИм? Мудрец (12737) (((
Остальные ответы
Квант это частица и волна и это единица которой измеряют световую энергию
Марина ХудорожковаПрофи (902) 8 лет назад
а квантование энергии это измерение света в энергии, или что?
Виктор Вишневский Оракул (70089) https://ru.wikipedia.org/wiki/Квант тут все написано читай
представление энергии в виде суммы конечного числа минимальных не делимых порций — квантов.
Электрон даже порцию (квант) не может мгновенно поглотить и излучить На ВСЁ НЕОБХОДИМО ВРЕМЯ
Надеюсь, что теория знает ответ, иначе всё сомнительно и только
в каком контексте ?
Нужно отличать, что поле это не энергия. Энергия квантованной быть не может. Есть квантование полей, к примеру, квантовое электромагнитное поле. Само поле создается взаимодействием частиц, а квантование — сопротивлением Холла. Частицы, при переходе из одного состояния в другое, также могут быть квантованы, к примеру, электрон возбуждаясь переходит из своего обычного состояния в квантовое. Так же есть гипотезы, факты того, что электрон (как замкнутая система) способен переходить из одного квантового состояния (к примеру 3-х мерного) в другое (к примеру 6-и мерное), а также он может прибывать во всех состояниях одновременно. Но это уже более углубленная тема.
Разумеется, квантовой энергии есть место существования, но она уже является таковой изначально, то есть она НЕ квантована. По сути, сама вселенная и есть квантовая энергия, но она такова уже изначально.