В статье рассматривается квантовое состояние частицы в двумерной потенциальной яме. Создана программа симуляции на объектно-ориентированном языке программирования, которая позволяет визуально наблюдать графики плотности вероятности частиц за счет изменения квантовых чисел частиц в потенциальной яме и размеров ямы.
В статье рассматривается квантовое состояние частицы в двумерной потенциальной яме. Создана программа симуляции на объектно-ориентированном языке программирования, которая позволяет визуально наблюдать графики плотности вероятности частиц за счет изменения квантовых чисел частиц в потенциальной яме и размеров ямы.
Аннотация.Квантовый переход между стационарными состояниями частицы в потенциальной яме содержит два акта.Сначала под действием возмущения происходит эволюционный выход из исходного состояния (моды) в суперпозиционные состояния с амплитудами вероятности пребывания в других модах.После прекращения возмущения возможна редукция под действием классического измерительного прибора к конечному стационарному состоянию.Редукция обычно считается мгновенной и происходит с вероятностью, определяемой проекционным постулатом.В статье рассмотрена более полная модель переходов, включающая динамическую редукцию.
основанные понятия квантовой механики, такие как «волны материи» де Бройля, «принцип неопределенности» Гейзенберга, отсутствие размеров и траектории движения у элементарных частиц, универсальность постоянной Планка, а также уравнение Шредингера, до сих пор недостаточно логически обоснованы. Интерес к истокам квантовой механики обусловлен еще тем, что передовые рубежи науки в области изучения структурной организации материи – струнные теории, базирующиеся на квантовой механике, – находятся в практически непреодолимых, по мнению автора статьи, затруднениях. Это заставляет вернуться к переосмыслению основ квантовой физики. В данной работе предложена модель хаотически блуждающей материальной частицы (обладающей размером и траекторией движения), на основании которой удалось выразить постоянную Планка ħ через основные характеристики стационарного случайного процесса; обосновать переход от координатного представления состояния частицы к ее импульсному представлению без привлечения идеи о существовании «волн материи» де Бройля и «принципа неопределенности» Гейзенберга; вывести уравнение Шредингера на основании принципа экстремума усредненного действия хаотически блуждающей частицы. При этом выявлены условия и границы применения обобщённого уравнения Шредингера к описанию явлений как микромира, так и макромира. Промежуточный результат «определение плотности распределения вероятности производной n-го порядка для n раз дифференцируемого, случайного, стационарного процесса» может быть применим во многих областях теории вероятности и статистической физики.
Квантовая частица рассматривается как сплошная среда, обладающая рядом специфических свойств. Эти свойства сформулированы так, чтобы основные постулаты традиционной квантовой механики были прямым следствием механического движения такой сплошной среды. Представлено детерминистическое описание процесса взаимодействия квантовой частицы с измерительным прибором при измерении координаты. Показана природа возникновения случайности в процессе измерения и выведено правило Борна для пространственной плотности вероятности. Волновая функция интерпретируется как специфическая объемная сила, с которой сплошная среда квантового объекта воздействует на измеритель, а квантовое волновое уравнение выводится из уравнения непрерывности для этой среды. Предложенный подход к представлению микроявлений позволяет исключить ограничения, связанные с принципом неопределeнности, и описывать динамику процессов недоступных для рассмотрения методами квантовой механики.
Сегодня квантовые технологии могут получить новый виток развития, что, наверняка, даст возможность получить решения для многочисленных задач, которые ранее не поддавались решению в рамках традиционных парадигм и вычислительных моделей.Все человечество стоит у порога так называемой второй квантовой революции, и ее краткосрочные и отдаленные последствия затронут практически все сферы жизни глобального общества.Свое непосредственное развитие получат такие направления и отрасли науки и техники, как материаловедение, нанотехнология, фармакология и биохимия вообще, моделирование хаотичных динамических процессов (ядерные взрывы, турбулентные потоки, погода и долгосрочные климатические явления) и т. д., а также решение любых задач, которые сводятся к перемножению матриц больших размеров (в частности, моделирование квантовых систем).Однако вместе с необычайными возможностями квантовые технологии несут с собой и определенные риски и угрозы, в частности слом всех информационных систем, основанных на современных достижениях криптографии, что повлечет за собой практически полное разрушение секретности, глобальный финансовый кризис из-за разрушения банковской сферы и компрометации всех каналов связи.Даже несмотря на то, что уже сегодня разрабатываются методы так называемой постквантовой криптографии, некоторые риски еще необходимо осознать, так как не все долгосрочные последствия могут быть просчитаны.Вместе с тем ко всему перечисленному надо быть готовым, в том числе при помощи подготовки специалистов, работающих в области квантовых технологий и понимающих все их аспекты, новые возможности, риски и угрозы.В связи с этим в настоящей статье приводится краткое описание текущего состояния квантовых технологий, а именно квантовой сенсорики, передачи информации при помощи квантовых протоколов, универсального квантового компьютера (аппаратное обеспечение) и квантовых вычислений, основанных на квантовых алгоритмов (программное обеспечение).Для всего перечисленного приводятся прогнозы развития в части воздействия на различные сферы человеческой цивилизации.
Большинство биологических задач находятся в области температур, где квантовые и классические эффекты равноценны или в классической области, где квантовые эффекты проступают как незначительные добавки или модуляции.Степень проявления квантового и классического режимов рассмотрена в работе на примере одной из важнейших задач биологической активности молекулзадачи о переходах частиц через барьеры.Подходя к задаче о переходе частицы через нестационарный барьер (с параметрами, характерными для биологических проблем) с различных позиций (квантовой и классической), мы получили одинаковый результат: динамика частицы характеризуется релаксацией за время, сравнимое с диффузионным.
Обговорюється характер випромінювання осцилятора, який захоплений в зовнішню потенційну яму. \nВласна частота осцилятора значно перевершує частоту його коливань у потенційній ямі. Розглянуто квантово-механічну модель випромінювання такого осцилятора у випадку відмінної від нуля енергії віддачі. У тому випадку, якщо енергія віддачі дорівнює енергії кванта низькочастотних коливань у потенційній ямі, спостерігається найбільша інтенсивність ліній поглинання і випромінювання на власній частоті осцилятора, що \nзнаходиться у стані спокою. \n Обсуждается характер излучения осциллятора, захваченного во внешнюю потенциальную яму осциллятора. Собственная частота осциллятора значительно превосходит частоту его колебаний в потенциальной \nяме. Рассмотрена квантово-механическая модель излучения такого осциллятора в случае отличной от нуля \nэнергии отдачи. В том случае, если энергия отдачи равна энергии кванта низкочастотных колебаний в потенциальной яме, наблюдается наибольшая интенсивность линий поглощения и излучения на собственной \nчастоте покоящегося осциллятора.