Явления, обусловленные квантовой природой полей, влияющие на макроскопические системы.Квантовые эффекты — это явления, обусловленные квантовой природой полей и частиц, которые при определённых условиях могут проявляться на макроскопических масштабах. К таким эффектам относятся суперпозиция, запутанность, туннелирование и нулевые флуктуации. Хотя квантовая механика обычно описывает микромир, квантовые эффекты могут влиять на макроскопические системы, например, в сверхпроводниках, сверхтекучих жидкостях и в работе высокоточных датчиков, таких как детекторы гравитационных волн.
Осознание того, что квантовые эффекты могут влиять на макроскопические системы, восходит к началу XX века, когда была разработана квантовая механика, а затем открыты макроскопические квантовые явления, такие как сверхпроводимость (1911) и сверхтекучесть (1938).
Квантовые эффекты возникают из-за волнового поведения материи и полей, описываемого уравнением Шрёдингера или квантовой теорией поля. Например, нулевые флуктуации вызывают постоянное дрожание положения механического осциллятора даже при абсолютном нуле температуры, что устанавливает фундаментальный предел точности измерений. В детекторе гравитационных волн квантовая природа света приводит к дробовому шуму (случайному приходу фотонов) и шуму давления излучения (квантовым толчкам от фотонов), и оба эти эффекта являются квантовыми и ограничивают чувствительность. Такие методы, как сжатый свет, используют квантовые корреляции, чтобы уменьшить один тип шума за счёт другого, улучшая общую производительность.
Квантовые эффекты используются в таких технологиях, как квантовая криптография, квантовые вычисления и сверхточные датчики, включая атомные часы и детекторы гравитационных волн, где они одновременно ограничивают и обеспечивают экстремальную чувствительность.
Нулевое движение макроскопического зеркала в детекторе гравитационных волн настолько мало, что примерно в тысячу раз меньше диаметра протона, и тем не менее оно устанавливает измеримый предел чувствительности детектора.
Статей пока нет