Как звуковые волны помогают подслушивать разговоры квантовых атомов?

В мире, где квантовая физика остается одной из самых загадочных областей науки, исследователи из Лаборатории волновой инженерии EPFL нашли неожиданный подход к изучению квантовых явлений. Они создали акустическую систему, которая позволяет наблюдать за поведением, аналогичным квантовому, без разрушительного вмешательства в наблюдаемую систему.
Как звуковые волны помогают подслушивать разговоры квантовых атомов?
Изображение носит иллюстративный характер

Матье Падлевски, аспирант и самопровозглашенный «разочарованный физик», совместно с Эрве Лиссеком и Роменом Флери разработал уникальный метаматериал, результаты исследования которого были опубликованы в журнале Physical Review B. Этот инженерный материал с экзотическими свойствами открывает новые возможности для изучения конденсированной материи и макроскопических свойств квантовых систем.

Главная проблема квантовой физики, известная со времен мысленного эксперимента Эрвина Шрёдингера с котом (1935 год), заключается в том, что любое измерение квантовой системы неизбежно нарушает её состояние. Это фундаментальное ограничение делает прямое наблюдение квантовых явлений практически невозможным. Однако команда EPFL нашла элегантное решение, используя звуковые волны как аналог квантовых волн.

Созданный метаматериал представляет собой линию из 16 небольших кубов, названных «акустическими атомами». Кубы соединены отверстиями, в которых размещены динамики и микрофоны. Динамики генерируют звуковые волны, которые распространяются по линии, а микрофоны измеряют эти волны для обеспечения обратной связи. Высокая настраиваемость активных элементов позволяет синтезировать явления, выходящие за рамки природных.

«Звук существует как суперпозиция частот – основной тон плюс гармоники. Мы можем измерять его напрямую по фазе и амплитуде, не разрушая состояние системы,» – объясняет Падлевски. Это ключевое преимущество звуковых волн перед квантовыми: возможность наблюдать без вмешательства.

Потенциальные применения этой технологии впечатляют. Исследователи видят возможности в манипулировании волнами для телекоммуникаций, сборе энергии из волн и даже изучении проблем слуха, таких как тиннитус. Интересно, что улитка внутреннего уха по своей структуре напоминает разработанный метаматериал.

Пьер Деймье из Аризонского университета, известный своими работами в области акустических аналоговых вычислений, уже продемонстрировал возможности подобных систем. Команда EPFL планирует развить эти идеи, создав акустический аналоговый компьютер, способный генерировать неразделимые состояния и обрабатывать огромные объемы информации одновременно.

«Мы создали своеобразную игровую площадку, вдохновленную квантовой механикой, которая позволяет изучать свойства, выходящие за рамки физики твердого тела,» – отмечают исследователи. Их система предлагает уникальную возможность напрямую наблюдать суперпозиционные состояния без вмешательства в систему, что может привести к прорывам в понимании квантовых явлений и разработке новых технологий.

Эта инновационная работа демонстрирует, как междисциплинарный подход, объединяющий акустику и квантовую физику, может обойти фундаментальные ограничения и открыть новые горизонты для научных исследований и технологических разработок.


Новое на сайте

21008ИИ-агент в чужой сессии: кто отвечает за его действия 21007Какие версии Zoom Workplace для Windows уязвимы для удалённого повышения привилегий? 21006Как две уязвимости в Xen Orchestra открыли путь к захвату XCP-ng? 21005Поддельные сайты ИИ превращают опечатки в ловушки 21004Как обновление Node.js закрывает уязвимости HTTP/2 и TLS? 21003Почему Claude Fable5.2 обошёл GPT-6 Cyber в испытании многоэтапных кибератак? 21002Две уязвимости Red Hat Quay открыли доступ к чужим образам 21001После сигнала: почему для расследования нужны подробные сетевые данные 21000Критическая ошибка PTC Windchill и FlexPLM открывает путь к удалённому выполнению кода 20999Слепые зоны идентичности: чего не хватает SOC при расследовании атак 20998Обновления Apple закрыли лазейки в групповых чатах и Bluetooth 20997Уязвимость iPhone может открыть приложениям доступ к чужим файлам 20996Что раскрыла расширенная проверка утечки Fireworks AI? 20995Уязвимость в Apache HTTP/2: удалённое выполнение кода без входа 20994Как защитить виртуальные машины Google Cloud от утечек на AMD Turin?
Ссылка