Является ли гравитация квантовым явлением?

Группа физиков-теоретиков предложила «настольное» устройство, которое могло бы измерять гравитационные волны

Группа физиков-теоретиков предложила «настольное» устройство, которое могло бы измерять гравитационные волны. Однако их настоящая цель – ответить на один из самых больших вопросов физики: является ли гравитация квантовым явлением? Ключевым элементом устройства является квантовая суперпозиция больших объектов. Статья была опубликован в New Journal of Physics.

Вместо нынешних километровых детекторов LIGO и VIRGO физики, работающие в Великобритании и Нидерландах, предложили настольный детектор. Это устройство было бы чувствительно к более низким частотам и было бы легко направить их на определенные части неба – напротив, современные детекторы видят только фиксированную часть.

Ключевой частью устройства является крохотный алмаз размером всего несколько нанометров. В этом алмазе один из атомов углерода заменен атомом азота. Этот атом вводит свободное пространство в валентной зоне, которое может быть заполнено лишним электроном.

Квантовая теория утверждает, что когда электрон облучается лазерным светом, он может либо поглощать, либо не поглощать энергию фотона. Поглощение энергии изменит спин электрона, магнитный момент, который может быть направлен как вверх, так и вниз.

«Так же, как кот Шредингера, который одновременно мертв и жив, этот спин электрона поглощает и не поглощает энергию фотона, так что его вращение одновременно вверх и вниз» – говорят ученые. Это явление называется квантовой суперпозицией. Поскольку электрон является частью алмаза, весь объект массой около 10-17 килограмм, что огромно для квантовых явлений, находится в квантовой суперпозиции.

Применяя магнитное поле, можно разделить два квантовых состояния. Когда эти квантовые состояния снова объединяются путем выключения магнитного поля, они создают интерференционную картину.

Природа этой интерференции зависит от расстояния, пройденного двумя отдельными квантовыми состояниями. И это можно использовать для измерения гравитационных волн. Такие волны представляют собой сжатие пространства, поэтому их прохождение влияет на расстояние между двумя разделенными состояниями и, следовательно, на картину интерференции.

В документе показано, что установка действительно могла бы обнаруживать гравитационные волны. Но на самом деле ученые заинтересованы не в этом.

«Система, в которой мы можем получить квантовую суперпозицию мезоскопического объекта, такого как алмаз, и в течение разумного периода времени, была бы настоящим прорывом», – говорят ученые.

«Это позволило бы проводить все виды измерений, и одно из них можно было бы использовать, чтобы определить, является ли сама гравитация квантовым явлением». Квантовая гравитация была «недостающим звеном» в физике почти столетие.

Ранее, в статье, опубликованной в 2017 году, ученые предположили, что сцепление между двумя мезоскопическими объектами можно использовать, чтобы выяснить, является ли гравитация квантовым явлением. Проще говоря: запутанность – это квантовое явление, поэтому, когда два объекта, которые взаимодействуют только посредством гравитации, проявляют запутанность, это доказывает, что гравитация является квантовым явлением.

«На разработку технологии создания таких систем может потребоваться несколько десятилетий», – признают исследователи. Требуется вакуум 10-15 Паскалей, при этом рабочая температура должна быть как можно ниже, близкой к абсолютному нулю (-273 C).

«Сейчас доступна технология для достижения высокого вакуума или низкой температуры, но нам нужна технология, позволяющая достичь того и другого одновременно». Кроме того, магнитное поле должно быть постоянным. «Любая флуктуация разрушила бы квантовую суперпозицию».

Награда за создание такой системы будет огромной. «Ее можно использовать для всех видов измерений в таких областях, как, например, физика сверхнизких энергий или квантовые вычисления».

И, конечно же, систему можно использовать для определения того, является ли гравитация квантовым явлением.

Ryan J Marshman et al, Mesoscopic interference for metric and curvature & gravitational wave detection, New Journal of Physics (2020). DOI: 10.1088/1367-2630/ab9f6c
Источник

Есть термин квантовая запутанность, вот и судите, я тоже сразу не понял.. но, перечитав пару раз дошло.
Интересно, вопрос если они это поймут что смогут сделать? дополнить теорию Энштейна? и создать теорию всего? а так у них есть некоторые флуктуаций в подсчетах, хотя пока и этого достаточно "было", хотим играть в бога, что уж говорить если генную инженерию внедрят.. нейролинк, киборг, ии+нейронные сети, и что-то еще.. в общем сегодняшний марвел будет отдыхать, к этому нас и готовят.
Все это будет доступно в первую очередь людям с деньгами, ну и само собой правительствам в плане контроля уже..
Что уж говорить про суперкомпьютеры, и всякого рода моделирования. Такими темпами в будущем надо разбирать что есть человек, ну или вымрут как вид другие классы кроме тех кто сможет позволить себе, а там голод, засуха.
С потолка взял не хочу нагонять но, антропоцен начался, и мы вроде по словам ученных перешли линию не возврата, но это лишь теоретически.

Ах да к тому времени мы скорее сможем спросить ии как спасти землю, чем самих себя.
Хотя к тому времени будет полноценный квантовый компьютер, мы откроем эту формулу всего, ну и создадим полноценный термоядерный реактор. Квантовая биология тоже интересна, ну и не судите строго, в плане правописания, знаю я много ошибок сделал, ну и то что я говорю не серьезна знания все таки не углубленные а всего лишь с док.фильмов и прочитанного пару таких текстов как в шапке.
Кстати к тому времени американцы будут добывать руду с луны(гелий3 вроде) это ясно, но чуть позже с облака комет между марсом и юпитером, точнее марсиане, так как в начале будет не рентабельно сразу на землю, скорее только особые минералы, космический туризм и все такое, в начале дорого а потом средний класс сможет.
Ну и много чего можно еще напридумывать, вот не придумаю.. лад. Тут пролетел НЛО.

LIu1 писал(а):

Есть термин квантовая запутанность, вот и судите, я тоже сразу не понял.. но, перечитав пару раз дошло.
Интересно, вопрос если они это поймут что смогут сделать? дополнить теорию Энштейна? и создать теорию всего?

при варианте квантовая запутанность, физика как наука уходит, приходит наука - магия ))
и начнётся Фентези с элементами эрпэгэ ))

Суперпозиция, это состояние когда ты не жив и не мертв(квантовое состояние), "стохастический детерминизм" там вроде описывается.
Как 1-0, а не 1 или 0, одно из состояний в битах, квантовые кубиты работают в суперпозиций вроде..
Алмаз наверно потому что можно лазером и т.д. не знаю.. можно вроде и нанотрубки? в общем не соображаю о чем говорю.
Настольное навряд ли, если вакуум и полный ноль, там само оборудование будет как с термоядерным, но оно будет универсальным во всем ведь, он даст не только один ответ а на все, наверно, скорее появится через 30-40лет, если не подключать ии+нейронные сети, моделирование, ведь от запуска до конечного еще сколько пройдет.
В общем не слушайте мой бред, лучше тех кто соображает).

- Нонче трудно найти человека, - говорит Гусев. - Который непьющий и обстоятельный... человек, который работающий... Трудно!
- Главное в доме - порядок, Алексей Васильич! Этого не будет, когда в доме не будет того... который... в доме порядок...
- Порядка коли нет в доме, тогда... все этак... Глупостев много развелось на этом свете... где быть тут порядку? Гм...
Около них на стульях сидят три старушки и с умилением глядят на их рты. В глазах у них написано удивление "уму-разуму".

©А.П. Чехов "Мошенники поневоле"

LIu1 писал(а):

Суперпозиция, это состояние когда ты не жив и не мертв(квантовое состояние), "стохастический детерминизм" там вроде описывается

описывается кем? ))

Рявкин писал(а):

я вот как то нашёл у себя на полке томик с вырезками философии от Ленина, и..
и увлёкся.. не! не коммунизмом ))
а тем что никто на сможет определить где был объект когда он начал движение из одной точки, но ещё не прибыл в другую

zz13 писал(а):

ой идиоты. они пытаются с помощью одного атома измерить неизвестно что, находясь прямо в центре гравитационной бури планеты. других слов кроме как идиоты для них нет. они измеряют что угодно, но не гравитацию, они даже понятия не имеют что такое гравитация, а что то пытаются мерить. чтобы что то измерить, сначала необходимо создать рабочую теорию объясняющую явление и провести опыты повторяющие его, а потом уже создать новую технику и приборы использующие эту теорию. в данном же случае у них нет даже рабочей теории и они понятия не имеют что и как они пытаются измерить.
квантовым фуфлом прикрывают полную и абсолютную безграмотность. любую рабочую теорию можно объяснить простыми словами без использования пустой ненужной терминологии перегружающей и искажающей смысл.
да посмотрите вы уже по сторонам и подумайте хоть немного и гравитация сама упадёт вам в руки, там же вообще всё настолько просто, что смешно даже.

Магнитные поля в доменах аналогично измеряют на фоне более сильного магнитного поля земли. Это возможно если правильно поставить эксперимент.
В том что нет рабочей тоерии это нормально, почти вся физика строилась сначала на опыте а потом под него подгонялась теория.

Я не физик теоретик, откуда мне знать кем, но состояние это реальное и доказанное, ну насколько я знаю, а если судить жив ты или мертв, то тем кто вне времени) наверно, но есть же состояния мы в утробе в суперпозиций? в общем говорю у меня поверхностные знания, очень поверхностные, даже для поверхностного.
Говорят при советах любой школьник мог объяснить больше чем сейчас многие.

Наука же строиться на том в какой вселенной мы живем с ее законами физики и т.д.? а вне законов, вне времени и есть квантовость, вне времени и нет позиций, все в суперпозиций? как в черных дырах с их колодцем, там название еще было как они его описывают. Или вы про фотоны? то что они в суперпозиций пока мы на них не посмотрим? в общем не мое это просто интересно, не могу я вам говорить сам не зная о чем).

art2833 писал(а):

почти вся физика строилась сначала на опыте а потом под него подгонялась теория.

да, да.. теплород )))

Добавлено спустя 2 минуты 34 секунды:

только теория, это не практика ))
практика это то что вода течёт вниз,
и теория гравитации вместе с неким магичиским "квантовым явлением" не нужна для гидроэлектростанций

и так ни кто и не ответил, а что такое это "квантовым явлением" ? )))
по моему это просто набор букв ))

А что вне большого взрыва? вот у нас пространство время, 3пространство и 1измерение время.
Где эти измерения? в общем работать может и без теорий и доказательств просто человек увидел огонь опа горит, опа хищники боятся, и это работало пока мы не нашли кислород и химические свойства горения.
Так и многие законы работали пока под них как сказали не подстроили теорий, пока не было таблицы Менделеева, была алхимия, смесь астрономии,физики,химии (не точно)... до Менделеева тоже были разные таблицы, но он нашел закономерность, да и свою он доделывал всю жизнь, зачатки брал у предков как и все).
Вы может троллите, если такой умный скажите умные слова как zz13, вот он похоже в теме больше чем мы с вами, ну и автор поста, но есть же от чего исходить даже таким далеким от науки как мы? ладно я вас не знаю, но и спрашивать с нас не разумно, больше походит на троллинг или нарциссизм.

LIu1
вы это мне?
если да, то отвечу на любой конкретный вопрос, но не на эмоции ))

Конкретный человек на не правильное, отвечает аргументированно и точно, показывая кто тут батя.
А не смеясь над всеми и глумясь, думайте не заметно психологию в написании, в манере письма, в том как вы это преподносите, ну вас... желаю удачи и дальше тут возвышаться. Это говорит что вы за человек, раз сидите тут и ищите не пойми что, а утешения наверно, что вы не суп гороховый, да еще уверен не в одной теме раз столько сообщений настрочили.
И да по манере я будто с советского времени, но я подстроился под вас, чтобы вам было легче понять гоминид...
В болтунах еще сидите) сочувствую, и говорят бан можешь дать я не против, но я вам ответил кто вы и поставим на этом жирную прижирную точку.

Коля хочет знать что такое квантование.
Объяснили б хоть а не ссылаться на Болтуна ))

Добавлено спустя 53 секунды:

Рявкин писал(а):

"квантовым явлением"

Грубо говоря - нарезанное порциями а не классика непрерывности ))
ссылаясь на компьютеры что неправильно - пакетная передача данных )
чем мельче тем дискретнее
кроме того есть и всякие хитрости с этим связанные - типа туннелирования и проч связанных с этой парадигмой плюшек масса)

Коля возьми учебник простой или хотя бы должно быть в животворящей википедухе )

я понял, кот Шредингера теперь не только и жив и мертв, но теперь нему в ящик хотят засунуть линейку и на основании изменения расстояния между жизнью и смертью кота ловить гравитационные колебания. В перспективе этого кота хотят сильно заморозить в вакууме. Элементарно... звучит как магия.

"Группа физиков-теоретиков" - перевожу - балаболы халявщики. Всё, что исходит от таких теоретиков, идёт с приставками "бы", "возможно", "наверняка"...

Karson писал(а):

а можно рассказать, каково прикладное значение прорыва, возможно в обозримом будущем имеющего место быть?

Квантовая физика — относительно молодая наука. Поэтому прикладное применение её всегда немного из области мечтаний. Но например — антигравитационный двигатель. Из уже внедрённых прикладных продуктов квантовой физики — сверхпроводимость.

Рявкин писал(а):

при варианте квантовая запутанность, физика как наука уходит, приходит наука - магия ))
и начнётся Фентези с элементами эрпэгэ ))

Любая достаточно развитая технология неотличима от магии. (Артур Кларк)

art2833 писал(а):

В том что нет рабочей тоерии это нормально, почти вся физика строилась сначала на опыте а потом под него подгонялась теория.

Общая теория относительности смотрит на вас с интересом.

Upper007 писал(а):

"Группа физиков-теоретиков" - перевожу - балаболы халявщики. Всё, что исходит от таких теоретиков, идёт с приставками "бы", "возможно", "наверняка"...

С точки зрения дворника Тихона, да. Ишь чего удумали, какую-то там науку развивать! Вали отсюда, наука, и забирай свои плоды. Мобильник только оставь. И антирадар. И какой-нибудь флакон для чистки сковородки, а то мыло не берет.