Искусство Шредингера: Микроскопические художественные произведения, нарисованные на «квантовом холсте» при помощи законов загадочной квантовой механики

Искусство Шредингера: Микроскопические художественные произведения, нарисованные на "квантовом холсте" при помощи законов загадочной квантовой механики

Исследователи из университета Квинсленда (University of Queensland, UQ) создали то, что можно назвать первыми в истории произведениями искусства, состоящими из квантовой материи, не подчиняющейся законам классической физики. Исследователи воспроизвели «Мону Лизу» и «Звездную Ночь» на своего рода «квантовом холсте», проецируя свет на конденсат Бозе-Эйнштейна, который представляет собой облако сверхохлажденных атомов в вакууме.

Конденсат Бозе-Эйнштейна является одной из самых экзотический форм материи, обладающей рядом уникальных свойств. Его также можно рассматривать как сверхтекучую жидкость (супержидкость), которая имеет нулевое значение показателя вязкости и за счет этого может течь в любом направлении без сопротивления. Конденсат Бозе-Эйнштейна получают, охлаждая облако атомов рубидия до максимально низкой возможной температуры, до нескольких миллиардных долей градуса выше температуры абсолютного нуля. При такой температуре тепловые колебания атомов практически отсутствуют и все облако атомов можно рассматривать как один большой целый атом.

Это, в свою очередь, позволяет увидеть квантовое поведение «атома» конденсата Бозе-Эйнштейна в более крупном масштабе. Помимо этого, конденсат Бозе-Эйнштейна был использован в ряде экспериментов для создания весьма экзотических форм материи, таких, как сверхтвердые частицы, экситониум, гигантские атомы с атомами других элементов внутри и жидкости, имеющие отрицательную массу.

В своих экспериментах исследователи из университета Квинсленда использовали конденсат Бозе-Эйнштейна в качестве «квантового холста», на котором воспроизводились крошечные проекции упомянутых выше художественных произведений и фотографии самих исследователей. Размер этих изображений составлял 100 микрон в ширину, что сопоставимо с толщиной человеческого волоса. А один пиксел изображения состоял в среднем из 50 атомов конденсата.

Можно предположить, что исследователи использовали технологию, подобную технологии создания голографических изображений в облаке дыма или водяного пара. Но это не так, для проецирования изображений эти исследователи использовали исключительно законы и явления квантовой механики. Одной из главных причуд квантовой механики является то, что в пределах конденсата Бозе-Эйнштейна у каждого из его атомов нет четкого местоположения до того момента, пока это положение не будет измерено. С этой точки зрения, атомы конденсата весьма напоминают известную кошку Шредингера.

Атомы внутри облака конденсата Бозе-Эйнштейна находятся сразу во всех возможных местоположениях до тех пор, пока не производится измерение. В данном случае, в качестве этого измерения выступает освещение конденсата Бозе-Эйнштейна светом, несущим проекцию изображения. При этом происходит интересный эффект, атомы конденсата начинают концентрироваться в более темных областях проецируемого изображения.

«Состояние суперпозиции конденсата разрушается при его освещении» — рассказывает Тайлер Нили (Tyler Neely), ведущий исследователь, — «И в результате этого мы получаем картину, состоящую не из света, а из атомов, плотность которых распределена соответствующим образом и сохраняется некоторое время после того, как свет отключается».

Создаваемые изображения получаются черно-белыми, но ученым удалось синтезировать и цветные изображения, повторяя эксперимент три раза с использованием светофильтров красного, зеленого и синего цвета. А результирующее цветное изображение было синтезировано позже при помощи компьютера.

Разрушение волновых функций атомов конденсата Бозе-Эйнштейна превращает этот конденсат в весьма странный вид материала для изготовления произведений искусства, которое исследователи назвали «искусством Шредингера». В скором времени исследователи планируют привлечь к своим экспериментам некоторых профессиональных художников, которые должны помочь им раскрыть весь потенциал «искусства Шредингера». Параллельно с этим будут вестись исследования, нацеленные на поиск возможностей использования данной технологии в областях квантовых коммуникаций и квантовых вычислений.

Источник

Добавить комментарий