Ничего так не портит квантовую физику, как искажающие пространство и поглощающие материю чёрные дыры. Хотите превратить яйца Шрёдингера в информационный омлет — бросьте их за горизонт событий.
По мнению физиков-теоретиков и химиков из Университета Райса и Университета Иллинойса Урбана-Шампейн в США, нечто похожее происходит внутри атомных ядер в момент их взаимодействия друг с другом в повседневных химических реакциях.
"Люди думают, что когда две молекулы соединяются в реакции, атомы совершают только одно движение, при котором образуется или разрывается связь. Но с точки зрения квантовой механики даже самая маленькая молекула представляет собой очень сложную систему. Подобно орбитам Солнечной системы, молекула имеет огромное количество возможных стилей движения — вещей, которые мы называем квантовыми состояниями. Когда происходит химическая реакция, информация о квантовых состояниях реагентов шифруется, и мы хотим знать, как шифрование информации влияет на скорость реакции", — объясняет профессор Питер Волинс.
Учёные решили понять, как именно происходит шифрование квантовых состояний, для чего вооружились разработанным более полувека назад математическим инструментом, известным как корреляторы вне временного порядка, или OTOC.
Сейчас он применяется в изучении физики чёрных дыр и теории струн, а 55 лет назад был придуман для разработки сверхпроводников.
Выяснилось, что классическая физика вообще не в состоянии описать происходящее на микроуровне. Там уместнее сравнения с азартными играми, например покером. Появление любой частицы способно кардинально изменить судьбы всех составляющих квантовой системы, что вносит в их поведение элемент случайности.
В классической физике у частицы должно быть достаточно энергии для преодоления энергетического барьера, чтобы произошла реакция. Однако в квантовой механике существует вероятность того, что частицы могут "туннелировать" через этот барьер, даже не обладая достаточной энергией. Расчёт OTOC показал, что химические реакции с низкой энергией активации при низких температурах с преобладанием такого туннелирования могут искажать квантовую информацию в субпикосекундном масштабе времени, как в чёрной дыре.
Расшифровка квантового хаоса на химическом уровне снимет ограничения на использование туннельных систем для создания кубитов для квантовых компьютеров, а также открывает широкие возможности в создании новых материалов для солнечной энергетики.
Ранее та же команда исследователей просчитала квантовые эффекты в молекуле хлорофилла при поглощении ею солнечного света в ходе фотосинтеза.
Андрей Ургант очень просил за своего сына.