Фізики представили квантові системи у вигляді сфери

 Вчені запропонували кількісний спосіб оцінки ступеня знаходження системи в квантовому стані. Результати дослідження опубліковані в журналі AVS Quantum Science.

Відомо, що більш-менш великі матеріальні об'єкти підпорядковуються класичним законам механіки, сформульованим Ньютоном. Маленькі, такі як атоми і субатомні частинки, регулюються квантовою механікою, де об'єкт може вести себе і як хвиля і як частка.

• Нове дослідження пояснює, як незабаром сонячні батареї можуть виробляти енергію в нічний час

• Дослідники розробили ефективну недорогу систему для вироблення енергії в нічний час.

Для опису класичних і квантових станів використовується різний математичний апарат. При цьому опис квантової системи за допомогою хвильової функції можливо не завжди, а тільки для так званих чистих станів, коли стан системи можна представити у вигляді лінійної суперпозиції деяких базисних станів.

Крім чистих станів квантовомеханических систем існують змішані, які описують за допомогою матриці щільності. Крім того, фізики розуміють, що повинні бути і перехідні стани між класичної та квантової моделями, коли система частково "класична", а частково "квантова".

Дослідники на чолі з Луїсом Санчесом-Сото (Luis Sanchez Soto) з Мадридського університету Комплутенсе вивчили екстремальні квантові стану, коли система проявляє найбільшу або найменшу "квантовость", і розробили метод кількісної оцінки цього параметра.

Замість чисельної шкали квантової автори запропонували для візуального представлення екстремальних квантових станів так звані сузір'я майоран, за допомогою яких квантова система може бути представлена ​​математично точками на сфері.

Відомо, що найменш квантові - когерентні - стану можна описати як квазікласичних. Тому їх сузір'я є просто одну точку на сфері. Когерентні стани виникають, наприклад, в лазері, де світло від джерел безлічі фотонів знаходиться в одній фазі, що робить їх станами з найменшим квантом.

Для найбільш квантових станів сузір'я покривають більшу частину сфери.

Дослідники розглянули в своїй роботі кілька способів, якими інші вчені оцінювали ступінь квантової і побудували сузір'я майоран для кожного з них. Порівнявши результати, автори зробили висновок, що їх метод не тільки зручний, але і "неймовірно красивий".

Оцінка ступеня квантових систем має не тільки суто теоретичне значення. Вона важлива в таких перспективних галузях, як квантові обчислення і квантове зондування.

Джерело