Терехович Владислав Эрикович РЕВОЛЮЦИОННЫЕ ТРАНСФОРМАЦИИ В КВАНТОВОЙ ФИЗИКЕ И ИННОВАЦИИ В КВАНТОВЫХ ТЕХНОЛОГИЯХСтатья посвящена анализу истоков второй квантовой технологической революции, связанной с передачей и обработкой квантовой информации.Цель исследования: описать, как кардинальная перестройка оснований квантовой физики в первой четверти XX века привела к созданию технологических инноваций в начале XXI века.В первой части работы уточняются понятия научных инноваций и революционных трансформаций в науке, а также дается характеристика основных отличий квантовой механики от классической физики.Во второй части аргументируется утверждение, что вторая квантовая революция была подготовлена в процессе экспериментальной проверки разных взглядов на реальность объектов квантовой теории и способов их познания.Адрес статьи: www.gramota.net/materials
Терехович Владислав Эрикович РЕВОЛЮЦИОННЫЕ ТРАНСФОРМАЦИИ В КВАНТОВОЙ ФИЗИКЕ И ИННОВАЦИИ В КВАНТОВЫХ ТЕХНОЛОГИЯХСтатья посвящена анализу истоков второй квантовой технологической революции, связанной с передачей и обработкой квантовой информации.Цель исследования: описать, как кардинальная перестройка оснований квантовой физики в первой четверти XX века привела к созданию технологических инноваций в начале XXI века.В первой части работы уточняются понятия научных инноваций и революционных трансформаций в науке, а также дается характеристика основных отличий квантовой механики от классической физики.Во второй части аргументируется утверждение, что вторая квантовая революция была подготовлена в процессе экспериментальной проверки разных взглядов на реальность объектов квантовой теории и способов их познания.Адрес статьи: www.gramota.net/materials
В статье рассматриваются теоретические и прикладные аспекты развития квантовой связи и квантовых сетей как одного из ключевых направлений научно‑технологического прогресса XXI века. Показано, что переход от классических телекоммуникационных систем к квантовым каналам передачи информации обусловлен не только ростом объёмов данных и требований к скорости обмена, но и принципиально новой потребностью в абсолютной криптографической защищённости информации. Квантовая связь, основанная на фундаментальных законах квантовой механики, обеспечивает качественно иной уровень безопасности, недостижимый для классических алгоритмов шифрования. Особое внимание в работе уделено концепции квантовых сетей, которые рассматриваются как основа будущего «квантового интернета», объединяющего квантовые компьютеры, сенсоры и коммуникационные узлы в единую распределённую инфраструктуру. Подробно анализируются принципы квантового распределения ключей, роль квантовой запутанности и фотонных состояний в передаче информации, а также архитектура гибридных сетей, сочетающих классические и квантовые каналы. Важным направлением исследования является анализ возможностей применения квантовой связи в военной сфере и в системах, связанных с обеспечением национальной безопасности. Рассматриваются перспективы использования квантовых сетей для защищённой связи органов военного управления, управления беспилотными и роботизированными системами, стратегических сил сдерживания, а также для противодействия современным угрозам в области радиоэлектронной борьбы и кибервойны. Делается вывод о том, что квантовые технологии способны в перспективе изменить баланс сил в информационном и технологическом противоборстве между государствами. Практическая значимость статьи заключается в систематизации современных представлений о квантовой связи и квантовых сетях, а также в формировании целостного взгляда на их роль в будущем военных и гражданских коммуникационных систем.
Каковы метафизические импликации квантовой физики Один из способов ответить на этот вопрос состоит в том, чтобы рассмотреть теоретическое влияние на наше понимание объектов как индивидов с четко определенными условиями тождественности. В соответствии со стандартным взглядом , который развивался одновременно с квантовой революцией, квантовая теория подразумевает, что фундаментальные частицы физики не могут считаться индивидуальными объектами в этом смысле. Этот взгляд помог развитию нестандартных формальных систем, которые подходят для репрезентации неиндивидуальных объектов. Однако высказывалось и мнение, что квантовая физика на самом деле совместима с метафизикой индивидуальных объектов, но эти объекты неразличимы таким образом, что нарушается известный принцип тождества неразличимых Лейбница. Против последнего утверждения недавно были выдвинуты новые аргументы, что помогло возобновить дискуссию о влиянии теории. В результате мы столкнулись с некоторой недодетерминацией релевантной метафизики со стороны физики, в которой, с одной стороны, есть квантовые объекты как индивиды, а с другой квантовые объекты как неиндивиды. Считается, что подобная недодетерминация таких фундаментальных метафизических комплексов имеет важное значение для дискуссии о реализме и антиреализме.
Статья посвящена философским следствиям квантовой теории информации К.Ф. фон Вайцзеккера и нацелена на выявление смыслового содержания понятия «первоальтернатива», а также анализ соотношения материи, формы и информации в концепции исследователя. Автор приходит к выводу, что информация является числовой мерой субстанции или мерой множественности форм, форма служит основанием материи, а ур-альтернативы – исходным материалом для реконструкции объекта. Ключевые слова: квантовая теория информации, философия физики, К.Ф. фон Вайцзеккер, ур-альтернатива, кубит The article deals with the philosophical consequences of K.F. von Weizsäcker’s quantum theory of information. It is aimed at identifying the semantic content of the concept of «original alternative», as well as analyzing the relationship of matter, form and information in the concept of the researcher. The author comes to the conclusion that information is a numerical measure of a substance or a measure of a plurality of forms, a form serves as the basis of matter, and original alternatives are the initial material for the reconstruction of an object. Keywords: quantum theory of information, philosophy of physics, K.F. von Weizsäcker, original alternative, qubit
Работа посвящена методике изучения явления квантовой запутанности в курсе квантовой механики для студентов специальности "физика". Показано, что студентам университетов важно знать о квантовой запутанности, являющейся ключевой частью квантовой механики, поскольку она необходима для понимания различных трактовок квантовой механики и будущих технологий, связанных с этой областью. Эксперименты, проведенные на интерферометре Маха-Цендера, являются одним из множества экспериментов, которые убедили физиков в том, что квантовая механика не может быть описана с точки зрения классической механики. В случае изучаемого явления фотон не следует по одной определенной траектории, а должен описываться в терминах квантовой суперпозиции множества траекторий. Предлагается изучение феномена квантовой запутанности после освоения таких тем, как постулаты квантовой механики, уравнение Шредингера, принцип суперпозиции, проблема измерения, а также после решения известных традиционных задач, касающихся квазиклассического случая. Эти темы создают необходимый фон и мотивацию для понимания концепции запутанности и её последствий для квантовых систем. В качестве экспериментальной техники предлагается демонстрация работы самого простого интерферометра Маха-Цендера, изготовленного фирмой LD Didactic GmbH. Для компьютерной демонстрации изучаемого явления используется система компьютерной алгебры Mathematica и продукты фирмы Wolfram. В результате этого становится возможным наглядно показать, что квантовые частицы могут находиться в состоянии суперпозиции, и, таким образом, используемый интерферометр является мощным инструментом для выявления фундаментальной природы квантовой механики.
Среди всех физических теорий квантовая механика считается наиболее полным и глубоким описанием физического мира. Используемый ей понятийный аппарат существенно отличается от представлений классической физики. В самом деле, переход от классической к квантовой физике знаменует подлинную революцию в нашем понимании материального мира. Одно из наиболее ярких различий между классической и квантовой физикой состоит в следующем: классическая механика предполагает, что всем физическим величинам в одно и то же время могут быть приписаны точные значения, тогда как квантовая механика отрицает эту возможность. Хрестоматийный пример положение и импульс частицы. Согласно квантовой механике, чем точнее известна координата частицы, тем менее точно можно сказать, каков ее импульс (и наоборот). Такова упрощенная и предварительная формулировка принципа неопределенности положения и импульса в квантовой механике. Данный принцип сыграл важную роль во многих дискуссиях на тему философского значения квантовой механики, в особенности в дебатах по поводу согласованности т.н. копенгагенской интерпретации, которой придерживались основоположники квантовой механики Вернер Гейзенберг и Нильс Бор. Несомненно, принцип неопределенности вовсе не является единственным концептуальным различием между классической и квантовой физикой: представление квантовой механики о таких понятиях, как (не)локальность, запутанность и тождественность, полностью переворачивают классические воззрения на природу.
Квантовые флуктуации излучения лазеров определяют их предельные характеристики (ширину линии излучения и уровень флуктуаций интенсивности), а также возможность их использования.Квантовая теория одночастотных лазеров хорошо известна [1], и предсказывает ширину линии генерации, статистику фотонов ниже и выше порога генерации.В то же время, большой интерес вызывают применения лазеров, генерирующих короткие световые импульсы за счет различных схем синхронизации продольных мод, и изучение квантовых флуктуаций в таких лазерах представляет собой важную задачу.В волоконных лазерах с синхронизацией мод, распространение световых импульсов имеет особенности, связанные с нелинейностью и дисперсией волокна, которые проявляются в квантовых флуктуациях распространяющихся импульсов [2], сжатии флуктуаций интенсивности и квантовой запутанности солитонных импульсов [3].Квантовая запутанность является основой ряда протоколов для передачи информации [4] и квантовой сенсорики [5].Критерий запутанности для световых импульсов может быть получен как информация Шмидта 1-κ [6], которая выражается через параметр Шмидта где с i -коэффициенты в разложении Шмидта: где | Ψ -вектор состояния сложной системы, выражающийся как сумма произведений базисных векторов отдельных подсистем 1 и 2 с коэффициентами c i удовлетворяющих условию нормировки Рис1.Значения параметра Шмидта κ от параметров интенсивности двух солитонных импульсов, где |ɑ 1,2 | 2 =n 1,2 -число квантов в импульсе, значения κ показаны на соответствующих кривых уровня.