Согласно новому исследованию, можно объединить несколько квантовых состояний с почти нулевыми энергетическими уровнями, чтобы получить состояние, содержащее области в десятки раз более энергичные

Согласно новому исследованию, несколько квантовых состояний могут быть объединены с почти нулевыми уровнями энергии, чтобы создать состояние, охватывающее область с в десятки раз большей энергией. Другими словами, можно создать энергию из ничего. Это благодаря «квантовым суперколебаниям» — парадоксальному явлению, при котором определенная область волны колеблется гораздо быстрее, чем это технически возможно.

В квантовой механике частицы могут вести себя и как волны, и как частицы (частично-волновой дуализм). Эти волны можно разделить на несколько других синусоидальных волн, каждая из которых колеблется с определенной частотой. В 1990-х годах ученые обнаружили, что в редких случаях сумма этих составляющих волн может привести к тому, что некоторые области будут колебаться намного быстрее, чем самые быстрые части исходной неделимой волны. Это приводит к явлению, называемому суперосцилляцией.

Точнее, суперколебания описывают явление, при котором ограниченный по частоте сигнал в целом может содержать сегменты, которые колеблются намного быстрее, чем его высшая компонента Фурье (функция, определяющая периодический или синусоидальный сигнал). Таким образом, суперосцилляция является противоречивым явлением, поскольку она создает иллюзию существования волновых компонентов вне их функционального спектра.

Исследовательская группа из Университета Чепмена в Калифорнии говорит, что странное явление может иметь непредвиденные последствия и привести к другим «суперповедениям». Если перенести это свойство на энергию частиц, то единое квантовое состояние может производить больше энергии, чем предполагают его составные части.

Обратите внимание: Цифровая диктатура в Китае. У миллионов людей слишком мало шансов иметь возможность жить нормальной жизнью.

Другими словами, этот процесс создает квантовые состояния, которые технически должны иметь очень мало энергии, но на самом деле в сочетании они содержат гораздо больше энергии.

Больше энергии, чем технически возможно...

В рамках нового исследования американские исследователи математически продемонстрировали, что сочетание нескольких волн с энергией, близкой к нулю, может неожиданно создать полосы с энергией в десятки раз большей. Более того, такое «сверхэнергетическое» поведение означает, что состояние волны колеблется с заданной скоростью во времени.

С другой стороны, «это демонстрирует возможность моделирования состояний с высокой энергией с использованием когерентных суперпозиций состояний с почти нулевой энергией в сколь угодно больших областях пространства», — пишут они в своей статье, опубликованной в журнале Physical Review A. Это означает, что энергия может быть создана из ничего, не будучи ограничена пространством.

Например, если мы применим это свойство к инфракрасному свету, который имеет относительно низкую частоту, то мы сможем найти в его диапазоне области более высоких частот. Эта частотная область может быть синей, а не красной.

Фактически, это явление можно применить к технологии оптического изображения высокого разрешения и так далее. Его также можно применить к методам подсчета одиночных фотонов, которые будут представлять интерес для неинвазивного биологического анализа, не требующего флуоресцентных меток.

Однако экспериментальная проверка этого явления столкнулась с серьезной трудностью, заключающейся в том, что его возникновение очень редко и неожиданно. Например, предыдущие эксперименты выявили суперколебательное поведение квантового объекта (фотона). Однако доказательство сверхэнергетического поведения частиц требует как минимум нескольких экспериментальных циклов.

Однако исследователи из Университета Чепмена планируют в ближайшем будущем сотрудничать с физиками-экспериментаторами, чтобы подтвердить свою гипотезу. Есть много других суперповедений, которые еще предстоит изучить, например, способ, которым несколько волн, распространяющихся вперед, могут объединиться в одну волну, которая распространяется назад в определенных областях.

Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.

Источник статьи: Согласно новому исследованию, можно объединить несколько квантовых состояний с почти нулевыми энергетическими уровнями, чтобы получить состояние, содержащее области в десятки раз более энергичные.