Все электроны во Вселенной связаны с рождения. Физики доказали квантовую нелокальность через обычные зеркала и детекторы

Польские физики показали, что фундаментальная квантовая нелокальность — одно из самых загадочных свойств микромира — может проявляться не только в искусственно созданных условиях, но и как непосредственное следствие самого факта тождественности элементарных частиц. Исследование, опубликованное в журнале npj Quantum Information, доказывает: нелокальные квантовые корреляции возникают почти для всех возможных состояний одинаковых частиц и могут быть зарегистрированы с помощью обычных оптических схем.

Чтобы оценить значение открытия, стоит вспомнить, что в основе квантовой физики лежит принцип неразличимости: все частицы одного типа — например, электроны или фотоны — полностью идентичны. Это не приближение, а строгий постулат. Два электрона невозможно различить никаким экспериментом, даже если они находятся на противоположных краях Вселенной. Из этого вытекает неожиданный вывод: каждый электрон в мире квантово «связан» с любым другим, а вся материя на глубинном уровне представляет собой единое целое.

Такое единство проявляется через явление, известное как квантовая запутанность. Обычно запутанные состояния возникают при взаимодействии частиц — например, когда фотон делится на пару дочерних, сохраняющих общее квантовое состояние. Однако группа польских исследователей из Института ядерной физики Польской академии наук (Краков) и Института теоретической и прикладной информатики (Гливице) показала, что запутанность может иметь ещё более глубокое происхождение. Она заложена в саму неразличимость частиц, и именно она порождает нелокальные эффекты, когда события, разделённые расстоянием, оказываются связаны без обмена сигналами.

Понятие нелокальности связано с именем физика Джона Стюарта Белла, который в 1960-х годах доказал: для ряда квантовых систем невозможно построить «локальное» объяснение, где все процессы распространяются со скоростью не выше скорости света и следуют цепочке причин и следствий. Эксперименты, в которых нарушаются неравенства Белла, подтверждают, что частицы ведут себя так, словно мгновенно «знают» состояние своих партнёров, даже находясь на большом удалении.

Обычно такие испытания проводят с различимыми объектами: исследователи маркируют частицы и направляют их в разные лаборатории, где выполняют независимые измерения. С тождественными частицами так поступить нельзя — природа не позволяет присвоить им индивидуальные метки. Как объясняет доктор Павел Бласяк из краковского института, квантовая механика не даёт возможности определить, какая именно частица зарегистрирована детектором, — можно лишь говорить о вероятности обнаружения «некоторой» частицы в данной области пространства. Поэтому классическая схема эксперимента Белла здесь не работает.

Его соавтор, доктор Марцин Маркевич из Гливице, отмечает, что это обстоятельство влечёт серьёзные последствия. Для описания систем, состоящих из нескольких одинаковых частиц, необходимо использовать особое правило — симметризацию (для бозонов) или антисимметризацию (для фермионов) волновой функции. Именно этот принцип лежит в основе деления материи на два фундаментальных класса: фермионы — такие как электроны, протоны и нейтроны, и бозоны — включая фотоны и фононы, то есть кванты звука. Фермионы формируют атомы и ядра, а бозоны обеспечивают взаимодействия между ними.

Но сама неразличимость делает понятие запутанности менее очевидным: если частицы лишены индивидуальности, то привычное представление о «двух связанных объектах» теряет смысл. Поэтому исследователям пришлось заново определить, каким образом возникает нелокальность, проистекающая не из взаимодействия, а из тождества квантовых частиц.

Учёные предложили проверить эту гипотезу с помощью простых оптических систем — зеркал, полупрозрачных пластин и фотодетекторов, — где световые пучки никогда не пересекаются. Если при таких условиях наблюдается нарушение неравенств Белла, это значит, что связь между частицами действительно носит фундаментальный характер и не зависит от их физического контакта.

Чтобы разобраться в огромном числе возможных конфигураций и состояний, авторы использовали целый арсенал инструментов: интерферометр Юрке–Столера, методы постселекции и квантового стирания, математическую индукцию и модели со скрытыми переменными. В итоге им удалось сформулировать критерий, позволяющий однозначно определить, проявляется ли нелокальность для данного квантового состояния при фиксированном числе одинаковых частиц.

Результаты оказались неожиданными: все фермионные состояния и почти все состояния бозонов (кроме небольшой группы, сводящейся к одной моде) обладают нелокальными свойствами. Причём работа носит конструктивный характер — она подробно показывает, как можно спроектировать эксперимент, способный выявить эти эффекты на практике.

По словам доктора Бласяка, полученные данные указывают на скрытый источник запутанности, к которому можно получить доступ экспериментально. Если элементарные частицы по своей природе неразличимы, то вся структура Вселенной пронизана связями, не подчиняющимися расстоянию.

Эта идея возвращает нас к вопросу, который ещё в 1970-х ставили Джон Уилер и Кип Торн: почему частицы одного типа всегда идентичны и откуда берётся это универсальное равенство? Учёные тогда писали, что «никакого удовлетворительного объяснения этому чуду идентичности не предложено». И, похоже, даже спустя полвека эта тайна остаётся одной из центральных загадок физики — но теперь исследователи получили способ наблюдать её проявления прямо в лаборатории.

Securitylab

Процесс испытаний выглядел так:
Курва электрон! Я пердоле

Многие слова из этого текста мне знакомы, но собранные в кучу вызывают квантовую запутанность мозга.
Без стакана не разобраться...

Размещено через приложение ЯПлакалъ

Это даже не научпоп. Это треш товарищи. Что значит неразличимы? если электроны на разных концах вселенной. то они и различаются своими координатами. Если электроны имеют разнонаправленные спины то ими они и будут различаться. А так-то массы и заряды у всех электронов одинаковы(может потому что они электроны а не протоны?)

Это сообщение отредактировал orda72 - 14.11.2025 - 10:48

Связь между правым и левым носками в разных
концах Вселенной не менее фундаментальна.

Читал теорию - существует только один электрон на всю Вселенную. Он такой шустрый что всегда успевает оказаться в нужном месте в нужное время...

Мы ̶о̶д̶н̶о̶й̶ ̶к̶р̶о̶в̶и̶ из одних электронов!

возникает один вывод - есть только по одному экземпляру частиц, остальные - виртуальны. живите с этим

Много квазиумных слов и нихуя никакой конкретики. Словоблудие какое-то. Хотя бы суть экспериментов в крадцыи описали. А то

Не то, чтобы это всё было сильно нужно в экспериментах, но мы знали, что рано или поздно перейдём и на эту дрянь

Никаких частиц нет вообще. "Частицы" - это волны в соответствующих полях. Вроде бы.

Так Мурат Насыров это еще в 1997 утверждал...
"Я это ты, ты это я..."

И имя этому электрону Дональд

На самом деле нет никаких электронов. И тебя нет. И меня нет.
Есть только один Электрон, и мы наблюдаем грани и аспекты этого грандиозного явления.
А всё остальное это с понтом глобальное гонево.

блин я еще не до конца понял можно на ноль делить или нет, я не успеваю с вами деградировать)

Не, есть ещё Предвечная Матерь Медведка, и Реалвор - пророк её!

Почему почему, на ЯПе 100 раз разжевали диванные аналитики, потому что размер самой маленькой частицы, пикселя если хотите, как и ограничение скорости света, обусловлены возможностями процессора который для вас реальность отрисовывает. Этим же объясняется квантовая связанность (одинаковое поведение) разноудаленных элементарных частиц. Так обсчитывать проще, чем на каждый шарик свои алгоритмы делать, проще пару десятков типовых (человеки не допетрят никогда). Кстати, и тот принцип, что свойства частиц проявляются только если их наблюдать, тоже логичен. Чего их отрисовывать когда никто не смотрит....

Размещено через приложение ЯПлакалъ

судя по новой теории связь не между парой а между всеми носками во вселенной

Польские физики - уже смешно.

Ну вот и первый начал душу бередить. До конца смены ещё 2 часа, а ты про стакан напомнил пятничный. Эхххх...

Например, у хлора 17 электронов.
И все разные: скорость, спин, вероятность.
Кроме массы, конечно.
А существование двух одинаковых в одном месте запрещает принцип Паули.
Или в Польше свои законы физики?

Вы сначала докажите что их два. А то в силу принципа неопределенности Гейзенберга может случится, что электрон-то один. Просто находится сразу во всех местах
Ученые такие ученые...как те пионеры - нихера не понимаем, но везде лезем и все объясним. Не сходятся наблюдения с уравнениями - похер подгоним

Нет, речь именно про пару.
Когда из пары носков ты один надеваешь на правую ногу, то второй мгновенно становится левым (быстрее скорости света).

Это многое объясняет, но понятнее не становится

Краткий вывод на бытовом уровне
Представьте, что вся материя во Вселенной — это не отдельные "кирпичики", а единое "полотно". Поляки доказали, что это не метафора, а физическая реальность, которую можно измерить с помощью относительно простого оборудования. Это как обнаружить, что все компьютеры в мире, даже не соединенные сетью, изначально имеют скрытую связь просто потому, что они сделаны из одинаковых процессоров.

Конкретные практические применения
1. Квантовые вычисления и связь: Новый фундамент для технологий
Что это значит: Запутанность — это ресурс для квантовых компьютеров и квантовой криптографии. До сих пор ее создавали искусственно (сталкивая частицы). Теперь показано, что она уже есть в любой системе одинаковых частиц.

Практическое применение:

Упрощение создания кубитов. Вместо того чтобы сложно "запутывать" частицы, можно использовать их изначальную неразличимость для создания стабильных квантовых состояний. Это может привести к созданию более простых и надежных квантовых процессоров.

Новые протоколы квантовой связи. Можно проектировать схемы, где информация передается не за счет создания запутанных пар, а за счет "доступа" к уже существующей фундаментальной запутанности, проистекающей из тождественности фотонов в оптоволокне.

2. Квантовая метрология: Сверхточные измерения
Что это значит: Квантовая запутанность позволяет измерять физические величины (гравитацию, магнитные поля, время) с точностью, недостижимой для классических приборов.

Практическое применение:

Создание более простых и точных сенсоров. Поскольку нелокальность и запутанность "встроены" в тождественные частицы, можно создавать компактные интерферометры (как в исследовании) для сверхточного измерения расстояний, обнаружения гравитационных волн нового диапазона или создания медицинских сканеров с беспрецедентным разрешением. Не нужно сложной системы подготовки запутанных состояний — они уже есть "из коробки".

3. Фундаментальная наука и материаловедение: Понимание материи на новом уровне
Что это значит: Такие явления, как сверхпроводимость (бозоны-куперовские пары) или структура атомного ядра (фермионы), напрямую зависят от тождественности частиц.

Практическое применение:

Дизайн новых материалов. Глубокое понимание того, как фундаментальная неразличимость частиц рождает коллективные свойства (как у бозонов или фермионов), позволит целенаправленно создавать материалы с заданными свойствами. Например, материалы для эффективного преобразования энергии или высокотемпературные сверхпроводники.

Моделирование сложных систем. Квантовые симуляторы, использующие эту "бесплатную" запутанность, смогут точнее моделировать поведение сложных молекул, что критически важно для разработки новых лекарств и химических соединений.

4. Философия и образование: Смена парадигмы
Что это значит: Исследование подтверждает, что Вселенная — это целостная, нелокальная система на самом фундаментальном уровне.

Практическое применение:

Новые образовательные методики. Теперь квантовую запутанность и нелокальность можно объяснять не на абстрактных примерах с разлетающимися фотонами, а на более простом и фундаментальном факте: "Все электроны одинаковы, поэтому они связаны". Это меняет сам подход к преподаванию квантовой механики.

Стимулирование междисциплинарных исследований. Эта идея пересекается с философией, когнитивными науками и даже теорией информации, заставляя по-новому взглянуть на такие понятия, как "объект", "причинность" и "пространство".

Простой мысленный эксперимент-аналогия
Представьте, что у вас есть две абсолютно одинаковые монеты. Вы подбрасываете одну в Лондоне, а другую — в Токио. В классическом мире результаты независимы. Но в мире, описанном польскими физиками, сам факт, что монеты неотличимы, означает, что выпавшие "орёл" и "решка" будут коррелированы, как если бы монеты "знали" о состоянии друг друга. И этот эффект можно зафиксировать, не отправляя монеты друг другу сигналы, а просто анализируя статистику многих подбрасываний с помощью специальной "оптической схемы" (аналог эксперимента в статье).

Итог: Работа польских ученых — это не просто очередное "подтверждение странности квантового мира". Это инструкция о том, как использовать самую фундаментальную свойство материи — тождественность частиц — в качестве практического инструмента для следующих поколений технологий. Они показали, что самый ценный ресурс для квантовых технологий не нужно создавать с большими затратами — он уже вокруг нас, и нужно лишь научиться правильно его "считывать".

Когда я это прочитал мне ещё шесть с лишним часов до конца работы оставалось.)
И не пью уж лет 15, но после прочтения этого поста руки сами начали стакан искать, блин...

Размещено через приложение ЯПлакалъ