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

19167Севернокорейская хакерская группировка Lazarus маскирует вредоносный код под тестовые... 19166Государственные хакеры используют Google Gemini для кибершпионажа и клонирования моделей... 19165Можно ли построить мировую сверхдержаву на чашках чая и фунтах сахара? 19164Уязвимые обучающие приложения открывают доступ к облакам Fortune 500 для криптомайнинга 19163Почему ботнет SSHStalker успешно атакует Linux уязвимостями десятилетней давности? 19162Microsoft устранила шесть уязвимостей нулевого дня и анонсировала радикальные изменения в... 19161Эскалация цифровой угрозы: как IT-специалисты КНДР используют реальные личности для... 19160Скрытые потребности клиентов и преимущество наблюдения над опросами 19159Академическое фиаско Дороти Паркер в Лос-Анджелесе 19158Китайский шпионский фреймворк DKnife захватывает роутеры с 2019 года 19157Каким образом корейские детские хоры 1950-х годов превратили геополитику в музыку и... 19156Научная революция цвета в женской моде викторианской эпохи 19155Как новый сканер Microsoft обнаруживает «спящих агентов» в открытых моделях ИИ? 19154Как новая кампания DEADVAX использует файлы VHD для скрытой доставки трояна AsyncRAT? 19153Как новые китайские киберкампании взламывают госструктуры Юго-Восточной Азии?
Ссылка