Что такое квантовая запутанность и как продлить жизнь «коту Шрёдингера», узнали посетители мероприятий с участием физика Дмитрия Чермошенцева, которые организовал 14 и 15 ноября Информационный центр по атомной энергии (ИЦАЭ) Новосибирска в рамках проекта «Энергия науки».

Дмитрий Чермошенцев – старший научный сотрудник группы «Квантовая оптика» Российского квантового центра, руководитель группы в «Росатом – Квантовые технологии», младший научный сотрудник Сколтеха.

Открыло «Энергию науки» 14 ноября научно-популярное ток-шоу «Язык Эйнштейна» с участием трёх экспертов – физика, зоолога и палеонтолога, которые разбирали новости науки из своей области. Каждый эксперт подготовил и прокомментировал две новости, а зрители шоу могли присоединиться к обсуждению материала.

Дмитрий Чермошенцев рассказал про объединение квантового интернета и классического для создания гибридных сетей. Такую возможность даёт открытие, что запутанные фотоны можно передавать по оптоволокну. Ученые могут изменить цвет лазерного импульса так, чтобы он соответствовал цвету запутанного фотона. Это позволяет объединять в оптоволокне лазерные импульсы и запутанные фотоны того же цвета, а потом снова разделять их.

Также эксперт объяснил, в чём интерес новости про удлинённый китайскими учёными срок жизни «квантового кота». В квантовом мире частицы, такие как электроны или фотоны, не имеют единственного определенного состояния, пока их не наблюдают. Они могут существовать в нескольких состояниях одновременно – это понятие известно как суперпозиция. Это означает, что частица может быть одновременно и здесь, и там, в отличие от того, как ведут себя объекты в нашем масштабе, где их положение всегда фиксировано.

«Представьте, что есть две двери, которые стоят рядом. Вам необходимо выбрать, в которую пройти. Вы физически не можете пройти в обе двери сразу, а частица может. Однако раньше это было возможно на очень непродолжительный период времени: меньше секунды. Сейчас же команда учёных из Китайского университета науки и технологий смогла раздвинуть границы квантовой стабильности до 23 минут – это прорыв, который имеет значение для работы суперкомпьютеров», – объяснил Дмитрий Чермошенцев.

Всеволод Ефременко, палеонтолог, младший научный сотрудник Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, инженер научно-образовательного центра «Эволюция Земли» НГУ, рассказал, про «саблезубость» лососевых рыб и про то, как были обнаружены следы игуанодонтида в Забайкалье.

Случай с лососями оказался прост: раннее – от двенадцати до пяти миллионов лет назад – на севере Тихого океана жили гигантские лососи Oncorhynchus rastrosus у которых, по мнению палеонтологов в верхней челюсти росли два увеличенных зуба. Согласно традиционным представлениям, зубы были направлены вниз и напоминали клыки саблезубых кошек, но недавние находки заставили палеонтологов пересмотреть старые выводы – зубы гигантских лососей росли в стороны, как у бородавочников. Для чего были нужны такие инструменты в жизни рыб, остаётся загадкой, но их наличие неоспоримо.

А находку следов динозавров Всеволод Ефременко прокомментировал так: «Почему про следы динозавров никто не слышал? Потому что их не то что не ищут, их практически невозможно найти. Сейчас в России известны только две точки со следами: Кисловодск, там следы были найдены на морском побережье, а вторая теперь – Забайкалье, о котором сейчас идёт речь. Теперь эта находка привлечёт всеобщее внимание к этой области, и там начнут активно копать, чтобы найти уже что-то более существенное. История нахождения этих следов уникальна: к нам приехали коллеги из Китая, и мы поехали в совместную экспедицию, которая ничего не предвещала. Мне ещё один из китайских коллег, когда мы прибыли на место, показывал на породу и говорил, что они в такой следы находят. Я только посмеялся тогда, а позже мы обнаружили следы».

Софья Пантелеева, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института систематики и экологии животных СО РАН рассказала, что крыс уже некоторое время успешно тренируют на поиск контрабанды и людей, застрявших в завалах.

В том, что касается поиска взрывоопасных веществ или детонирующих механизмов, крысы показали себя лучше собак: с ними реже случаются несчастные случаи при обыске. И поиск людей у крыс получается лучше – за счёт небольшого размера, который помогает им проникнуть туда, где собака не пройдёт. Но не все реагируют на крыс также, как могли бы на собак, что немного осложняет работу грызунов. При таких операциях на животное вешают рюкзачок с микрофоном и динамиком, чтобы найденный человек мог сообщить о себе и получить инструкции от спасателей.

Лекция от Дмитрия Чермошенцева под названием «Физика в мемах» прошла в Государственной публичной научно-технической библиотеке 15 ноября.

Спикер рассказал о том, что в мысленном опыте Шрёдингера на самом деле участвовала кошка, а не кот, что позабавило слушателей. В своём выступлении физик делал упор не на одну тему, которую раскрывал на протяжение лекции, а на различные факты из квантовой физики, которые можно объяснить через мемы и быстро усвоить.

Например, Кристиан Бейл, который планирует исполнить в кино роль фотона, стал наглядным примером того, что у фотонов нет веса. «Но актёр, известный своими физическими преображениями, наверняка бы справился с этой задачей», — прокомментировал шутку Дмитрий Чермошенцев.

Для иллюстрации суперпозиции и наглядного объяснения темы спикер использовал шуточное изображение актёра Киллиана Мёрфи на приёме у психолога, где актёр принял в кресле такую позу, что он одновременно стоит, сидит и лежит.

А самым понятным термином лекции стала «квантовая запутанность», которую физик объяснил так: «Представьте, что, придя домой, вы сняли носки в разных местах. Утром вы просыпаетесь и в спешке начинаете собираться, разыскивая вещи по дому. Какой носок вы найдёте первым, тот и станет определяющим. Ведь как только вы наденете его, например, на правую ногу, второй автоматически, каким бы ни был, станет левым. Это почти один в один квантовая запутанность, с одной лишь оговоркой: в реальности мы не выбираем, какая из частиц будет нести ту или иную роль, от нас это не зависит. Поэтому более точный пример – это когда на вас надевают носки: не вы выбрали, на какой ноге будет носок, но он уже повлиял на состояние второго носка».

В ходе лекции спикер поддерживал живой диалог со слушателями, давая им возможность объяснить мемы и рассказать, какие физические явления, на их взгляд, скрываются за смешными картинками.

«Энергия науки» — проект сети ИЦАЭ, в котором лучшие популяризаторы, учёные и научные журналисты рассказывают жителям регионов о самых передовых экспериментах и теориях, открытиях и гипотезах.