Квантовая физика: информация руководит передачей энергии?

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Квантовая физика, подобно захватывающему роману, полна тайн и загадок, которые ученые старательно пытаются разгадать. Одна из таких интригующих головоломок — это взаимосвязь между энергией и информацией на границе раздела двух квантовых теорий поля. Представьте себе два различных мира, каждый со своими уникальными законами и правилами, но при этом соприкасающихся друг с другом. Возникает вопрос: что происходит, когда энергия или информация пытается совершить путешествие из одного мира в другой? Какие законы управляют этим процессом?

Недавно международная команда исследователей отправилась на поиски ответов в этот загадочный квантовый мир. И им удалось совершить удивительное открытие, проливающее свет на сложные взаимоотношения энергии и информации на квантовом уровне. Оказалось, что передача энергии и информации в микромире неразрывно связаны. Более того, эта взаимосвязь подчиняется простым и универсальным математическим неравенствам.

Квантовая физика, иллюстрация
Квантовая физика, иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

В центре внимания исследователей оказались двумерные теории с масштабной инвариантностью. Простыми словами, это теории, описывающие миры, где изменение масштаба не влияет на ход физических процессов.

Ученые тщательно изучили эти квантовые миры и обнаружили удивительную закономерность: скорость передачи энергии в них всегда меньше или равна скорости передачи информации.

Но это еще не все! Исследователи также выяснили, что обе эти скорости ограничены сверху размером гильбертова пространства. Гильбертово пространство — это абстрактное математическое понятие, которое можно представить себе как вместилище всех возможных состояний квантовой системы.

Какие же практические следствия вытекают из этого открытия? Во-первых, становится ясно, что для передачи энергии обязательно необходима передача информации. Невозможно переправить энергию из одного квантового мира в другой, не передав при этом какую-то информацию.

Во-вторых, и энергия, и информация могут передаваться только при наличии достаточного количества возможных состояний в системе. Если гильбертово пространство слишком мало, то передача становится невозможной.

Сложение асимптотического объема AdS3. Черная линия внизу соответствует асимптотической границе AdS, а красная точка - одномерному интерфейсу. Каждая синяя линия представляет собой срез AdS2, и в определенном пределе вырождения фактора искривления это может быть тонкая брана, через которую перескакивает эффективный радиус AdS.
Сложение асимптотического объема AdS3. Черная линия внизу соответствует асимптотической границе AdS, а красная точка — одномерному интерфейсу. Каждая синяя линия представляет собой срез AdS2, и в определенном пределе вырождения фактора искривления это может быть тонкая брана, через которую перескакивает эффективный радиус AdS.
Автор: Andreas Karch, Yuya Kusuki, Hirosi Ooguri, Hao-Yu Sun, and Mianqi Wang Phys. Rev. Lett. 133, 091604 DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.091604 CC-BY 4.0 Источник: journals.aps.org

Важно отметить, что исследователи не только доказали существование этих неравенств, но и их оптимальность. Другими словами, никаких более строгих ограничений на связь энергии и информации установить нельзя.

Это открытие имеет фундаментальное значение для понимания природы квантовых явлений. Оно позволяет по-новому взглянуть на процессы передачи энергии и информации в различных физических системах, от элементарных частиц до конденсированных сред.

Несмотря на абстрактность квантовой теории поля, полученные результаты имеют потенциал для практического применения. Например, они могут быть использованы для разработки новых методов передачи и обработки информации в квантовых компьютерах и коммуникационных системах.

Исследование международной группы ученых открывает новую главу в изучении квантового мира, демонстрируя глубокую и неожиданную связь между энергией и информацией. Дальнейшие исследования в этой области помогут нам лучше понять фундаментальные законы природы и создать новые технологии будущего.

1 комментарий

a
Все эти двумерные модели строятся потому, что там можно что-то посчитать. А в нормальном четырехмере все расходится, нужна перенормировка, которую никто не знает, как делать в подобных моделях. Вот и сидят в «двумере» — что-то можно посчитать.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Обзор бюджетных беспроводных наушников HAYLOU FlowLoop S33: активное шумоподавлением, эквалайзер, и до 100 часов воспроизведения музыки на одном заряде

Haylou FlowLoop S33 — доступные по цене наушники, способные без подзарядки воспроизводить звук до 100 часов, а также обладающие настраиваемым эквалайзером и активным шумоподавлением....

Ученые утвердили отмену високосных секунд с 2027 года: как теперь будут работать мировые часы

В середине октября в Версале состоялось заседание Международного бюро мер и весов. Представители 69 государств приняли решение отказаться от использования високосных секунд. Начиная с 20 мая...

Почему белый медведь иногда отступает перед гризли, хотя сам значительно крупнее

Белый медведь заметно превосходит северного гризли по размерам. Взрослый самец может весить 400-500 килограммов, тогда как гризли в северных районах Аляски нередко весит около 180 килограммов....

Почему у человека нет хвоста: как потеря органа 25 миллионов лет назад помогла нам встать на ноги

У большинства современных млекопитающих есть хвост. Рыбы используют его для поступательного движения вперед, птицы управляют с его помощью направлением полета, а наземные животные применяют этот...

В Музее Тропинина «ввели» крепостное право

Ввели, конечно, исключительно в художественном смысле: новая выставка «Крепостные самородки» анализирует феномен уникальных талантов, напрочь лишенных прав.Сегодня уже не всегда припоминается, что...

Правило четности: как добавление одного атома заставляет молекулу включать и выключать сверхпроводимость

Главное препятствие на пути к созданию практических квантовых компьютеров — нестабильность квантовых состояний. Любая элементарная частица или искусственная квантовая ячейка (кубит)...