- 13,854
- 20
- 8 Ноя 2022
Перед наукой откроется множество перспектив, если мы обуздаем квантовый хаос.
Загадочные черные дыры, способные поглощать даже саму материю, считаются самыми грозными разрушителями квантовой информации. Однако, как Для просмотра ссылки Войдиили Зарегистрируйся из Университета Райса и Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне (США), обычные химические реакции так же успешно с этим справляются.
Исследователи применили математический метод, разработанный более полувека назад для описания квантовых процессов в сверхпроводниках. Этот подход, известный как коррелятор вневременного порядка (OTOC), позволил понять, как быстро квантовая информация теряется во время химических превращений на уровне отдельных молекул.
Оказалось, что ключевую роль в этом процессе играет квантовое туннелирование — способность частиц проникать сквозь потенциальные барьеры, не имея достаточной энергии для их преодоления. Это приводит к непредсказуемым, хаотическим изменениям квантовых состояний, напоминающим «перетасовку карт» в игре.
«Когда мы думаем о химической реакции, где две молекулы соединяются, нам кажется, что атомы просто образуют или разрывают связи, — говорит физик-теоретик Питер Волинз из Университета Райса. — Но за этой классической картиной скрывается намного более сложная квантовая реальность».
Ученые обнаружили, что туннелирование наиболее вероятно в замкнутых группах частиц с низким энергетическим барьером, особенно при низкой температуре. В таких условиях квантовая информация теряется всего за доли пикосекунды — сравнимо со скоростью, характерной для черных дыр.
Однако в более сложных условиях, например в растворах или биологических средах, этот процесс затухает. Причина в том, что частицы подвергаются многочисленным столкновениям и взаимодействиям, которые подавляют квантовое туннелирование.
«Можно распространить эти идеи на более сложные процессы, где происходит не единичное, а множественное квантовое туннелирование, — отметил химик Мартин Груэбель из Университета Иллинойса. — Это важно, например, для описания электронной проводимости в новых квантовых материалах, вроде перовскитов, используемых в солнечных элементах».
Ученые надеются, что понимание механизмов квантового хаоса в химии поможет инженерам контролировать туннелирование — подавляя его, где это нежелательно, и используя там, где оно может принести пользу.
Загадочные черные дыры, способные поглощать даже саму материю, считаются самыми грозными разрушителями квантовой информации. Однако, как Для просмотра ссылки Войди
Исследователи применили математический метод, разработанный более полувека назад для описания квантовых процессов в сверхпроводниках. Этот подход, известный как коррелятор вневременного порядка (OTOC), позволил понять, как быстро квантовая информация теряется во время химических превращений на уровне отдельных молекул.
Оказалось, что ключевую роль в этом процессе играет квантовое туннелирование — способность частиц проникать сквозь потенциальные барьеры, не имея достаточной энергии для их преодоления. Это приводит к непредсказуемым, хаотическим изменениям квантовых состояний, напоминающим «перетасовку карт» в игре.
«Когда мы думаем о химической реакции, где две молекулы соединяются, нам кажется, что атомы просто образуют или разрывают связи, — говорит физик-теоретик Питер Волинз из Университета Райса. — Но за этой классической картиной скрывается намного более сложная квантовая реальность».
Ученые обнаружили, что туннелирование наиболее вероятно в замкнутых группах частиц с низким энергетическим барьером, особенно при низкой температуре. В таких условиях квантовая информация теряется всего за доли пикосекунды — сравнимо со скоростью, характерной для черных дыр.
Однако в более сложных условиях, например в растворах или биологических средах, этот процесс затухает. Причина в том, что частицы подвергаются многочисленным столкновениям и взаимодействиям, которые подавляют квантовое туннелирование.
«Можно распространить эти идеи на более сложные процессы, где происходит не единичное, а множественное квантовое туннелирование, — отметил химик Мартин Груэбель из Университета Иллинойса. — Это важно, например, для описания электронной проводимости в новых квантовых материалах, вроде перовскитов, используемых в солнечных элементах».
Ученые надеются, что понимание механизмов квантового хаоса в химии поможет инженерам контролировать туннелирование — подавляя его, где это нежелательно, и используя там, где оно может принести пользу.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
