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아인슈타인이 뉴턴을 만나다: 과학자들이 파동-입자 이중성의 새로운 측면을 입증하다
작성자: Anders Törneholm, 린셰핑 대학교2024년 12월 23일
양자 물리학 에너지 정보 개념 그림 린셰핑 대학교는 혁신적인 실험을 통해 양자 역학과 정보 이론을 통합하는 이론을 검증했습니다. 이 연구는 양자 컴퓨팅 및 보안 통신과 같은 미래 기술에서 양자 불확실성의 역할을 조명합니다. 출처: SciTechDaily.com 린셰핑 대학교의 실험은 양자 역학과 정보 이론 사이의 중요한 이론적 연관성을 확인하여 양자 기술과 안전한 통신에 대한 미래적 의미를 강조했습니다. 린셰핑 대학의 연구원과 협력자들은 양자 역학의 기본 개념인 상보성 원리를 정보 이론과 연결하는 10년 된 이론을 성공적으로 확인했습니다.
저널 Science Advances 에 게재된 그들의 연구는 미래의 양자 통신, 계측학 및 암호학을 이해하는 데 귀중한 통찰력을 제공합니다. "우리의 결과는 지금 당장은 명확하거나 직접적인 적용이 없습니다. 양자 정보와 양자 컴퓨터의 미래 기술을 위한 기초를 마련하는 것은 기초 연구입니다. 다양한 연구 분야에서 완전히 새로운 발견을 위한 엄청난 잠재력이 있습니다."
스웨덴 린셰핑 대학교의 양자 통신 연구원인 길례르메 B 자비에르가 말했습니다. 파동-입자 이중성의 역사적 맥락 연구자들이 보여준 것을 이해하려면 처음부터 시작해야 합니다. 빛이 입자이자 파동일 수 있다는 것은 양자 역학의 가장 비논리적이지만 동시에 근본적인 특성 중 하나입니다. 이를 파동-입자 이중성이라고 합니다.
길례르메 B 자비에르 Linköping University의 양자 통신 연구원 Guilherme B Xavier. 출처: Magnus Johansson
이 이론은 아이작 뉴턴이 빛이 입자로 구성되어 있다고 제안한 17세기로 거슬러 올라갑니다. 다른 동시대 학자들은 빛이 파동으로 구성되어 있다고 믿었습니다. 뉴턴은 결국 증명하지 못한 채 둘 다일 수 있다고 제안했습니다. 19세기에 여러 물리학자들이 빛이 실제로 파동으로 구성되어 있다는 것을 보여주는 다양한 실험을 수행했습니다. 그러나 1900년대 초반에 막스 플랑크와 알베르트 아인슈타인은 빛이 단지 파동이라는 이론에 도전했습니다. 그러나 물리학자 아서 콤프턴이 빛에도 고전적 입자 속성인 운동 에너지가 있다는 것을 보여줄 수 있었던 것은 1920년대가 되어서였습니다.
이 입자들은 광자라고 명명되었습니다. 따라서 뉴턴이 제안한 대로 빛은 입자이자 파동이 될 수 있다는 결론이 내려졌습니다. 전자와 다른 기본 입자도 이러한 파동-입자 이중성을 보입니다. 상보성 원리와 엔트로피 불확실성 그러나 파동과 입자의 형태로 동일한 광자를 측정하는 것은 불가능합니다 . 광자를 측정하는 방법에 따라 파동 또는 입자가 보입니다. 이는 1920년대 중반에 닐스 보어가 개발한 상보성 원리로 알려져 있습니다. 이는 무엇을 측정하기로 결정하든 파동과 입자 특성의 조합은 일정해야 한다고 말합니다.
보완성 원리 및 정보 이론 연구를 위한 실험 설정 새로운 실험의 도움으로, Linköping University의 연구원들은 다른 연구자들과 함께 양자 역학의 가장 기본적인 측면 중 하나인 보완성 원리를 정보 이론과 연결하는 10년 된 이론적 연구를 확인하는 데 성공했습니다. 출처: Magnus Johansson
2014년 싱가포르의 한 연구팀은 상보성 원리와 양자계의 알려지지 않은 정보의 정도, 소위 엔트로피 불확실성 사이의 직접적인 연관성을 수학적으로 입증했습니다. 이 연관성은 양자계의 파동 또는 입자 특성의 어떤 조합을 살펴보든 알려지지 않은 정보의 양은 적어도 한 비트의 정보, 즉 측정할 수 없는 파동 또는 입자라는 것을 의미합니다. 린셰핑 대학의 실험적 확인 린셰핑 대학의 연구자들은 폴란드와 칠레의 동료들과 협력하여 새로운 유형의 실험을 통해 싱가포르 연구자들의 이론을 실제로 확인했습니다.
"우리 관점에서 보면, 그것은 기본적인 양자 역학적 행동을 보여주는 매우 직접적인 방법입니다. 그것은 우리가 결과를 볼 수 있지만 실험 내부에서 무슨 일이 일어나고 있는지 시각화할 수 없는 양자 물리학의 전형적인 예입니다. 그러나 그것은 실용적인 응용 프로그램에 사용될 수 있습니다. 그것은 매우 매혹적이며 거의 철학에 가깝습니다."라고 Guilherme B Xavier는 말합니다.
새로운 실험 설정에서, 린셰핑 연구원들은 궤도 각운동량이라고 불리는 원형 운동으로 앞으로 움직이는 광자를 사용했는데, 이는 상하로 움직이는 일반적인 진동 운동과는 달랐습니다. 궤도 각운동량을 선택하면 더 많은 정보를 담을 수 있기 때문에 실험의 미래 실제 적용이 가능합니다. 측정은 간섭계라는 연구에 일반적으로 사용되는 기구를 통해 이루어지며, 광자를 결정(빔 분할기)에 쏘아 광자의 경로를 두 개의 새로운 경로로 분할한 후 이 두 경로가 반사되어 두 번째 빔 분할기에서 교차한 후, 이 두 번째 기구의 상태에 따라 입자나 파동으로 측정합니다.
요아킴 아르길랜더(Joakim Argillander)와 다니엘 스페겔-렉스네(Daniel Spegel-Lexne) Joakim Argillander와 Daniel Spegel-Lexne, LiU 전기공학과 박사과정 학생. 출처:
Magnus Johansson
이 실험 설정을 특별하게 만드는 것 중 하나는 두 번째 빔 스플리터를 연구자가 빛의 경로에 부분적으로 삽입할 수 있다는 것입니다. 이를 통해 동일한 설정에서 빛을 파동, 입자 또는 이들의 조합으로 측정할 수 있습니다.
연구자들에 따르면, 이 발견은 양자 통신, 계측학, 암호학에 많은 미래 응용 분야를 가질 수 있습니다. 하지만 기본적인 수준에서 탐구할 것이 훨씬 더 많습니다. "다음 실험에서 우리는 광자가 두 번째 결정에 도달하기 직전에 두 번째 결정의 설정을 변경하면 광자의 행동을 관찰하고 싶습니다. 그러면 이 실험적 설정을 통신에 사용하여 암호화 키를 안전하게 배포할 수 있다는 것을 보여줄 수 있을 것입니다. 매우 흥미로운 일입니다." 전기공학과 박사과정 학생인 다니엘 스페겔-렉스네가 말했습니다.
참고: Daniel Spegel-Lexne, Santiago Gómez, Joakim Argillander, Marcin Pawłowski, Pedro R. Dieguez, Alvaro Alarcón 및 Guilherme B. Xavier의 "파동 입자 이중성과 엔트로피 불확실성의 동일성에 대한 실험적 증명", 2024년 12월 6일, Science 발전 . DOI: 10.1126/sciadv.adr2007
mssoms
B메모 2412240213 소스1.분석중_【】
1.
아인슈타인이 뉴턴을 만나다: 과학자들이 파동-입자 이중성의 새로운 측면을 입증하다. 혁신적인 실험을 통해 양자 역학과 정보 이론을 통합하는 이론을 검증했다. 이 연구는 양자 컴퓨팅 및 보안 통신과 같은 미래 기술에서 양자 불확실성의 역할을 조명한다.
실험은 양자 역학과 정보 이론 사이의 중요한 이론적 연관성을 확인하여 양자 기술과 안전한 통신에 대한 미래적 의미를 강조했다. 양자 역학의 기본 개념인 상보성 원리를 정보 이론과 연결하는 10년 된 이론을 성공적으로 확인했다. 미래의 양자 통신, 계측학 및 암호학을 이해하는 데 귀중한 통찰력을 제공한다.
2.
우리의 결과는 지금 당장은 명확하거나 직접적인 적용이 없다. 양자 정보와 양자 컴퓨터의 미래 기술을 위한 기초를 마련하는 것은 기초 연구이다. 다양한 연구 분야에서 완전히 새로운 발견을 위한 엄청난 잠재력이 있다.
파동-입자 이중성의 역사적 맥락
빛이 입자이자 파동일 수 있다는 것은 양자 역학의 가장 비논리적이지만 동시에 근본적인 특성 중 하나이다. 이를 파동-입자 이중성이다.
3.상보성 원리와 엔트로피 불확실성
그러나 파동과 입자의 형태로 동일한 광자를 측정하는 것은 불가능하다 . [3] 광자를 측정하는 방법에 따라 파동 또는 입자가 보인다.] 이는 1920년대 중반에 닐스 보어가 개발한 상보성 원리로 알려져 있다. 이는 무엇을 측정하기로 결정하든 파동과 입자 특성의 조합은 일정해야 한다.]
새로운 실험의 도움으로, Linköping University의 연구원들은 다른 연구자들과 함께 양자 역학의 가장 기본적인 측면 중 하나인 보완성 원리를 정보 이론과 연결하는 10년 된 이론적 연구를 확인하는 데 성공했다.
3-1.
2014년 싱가포르의 한 연구팀은 상보성 원리와 양자계의 알려지지 않은 정보의 정도, 소위 [3-1]엔트로피 불확실성 사이의 직접적인 연관성을 수학적으로 입증했다. 이 연관성은 양자계의 파동 또는 입자 특성의 어떤 조합을 살펴보든 알려지지 않은 정보의 양은 적어도 한 비트의 정보], 즉 측정할 수 없는 파동 또는 입자라는 것을 의미한다.
_[3,3-1】엔트로피의 증감은 무질서의 량과 온도의 상관관계를 나타낸다. 그런데 이들이 임계점(critical point)을 가지는 인수분해적인 공통분모, 방정식의 값이 존재한다. 이는 qms.nqvixer.cp_bit로 표현된다. 으음.
4.린셰핑 대학의 실험적 확인
우리 관점에서 보면, 그것은 기본적인 양자 역학적 행동을 보여주는 매우 직접적인 방법이다. [4]그것은 우리가 결과를 볼 수 있지만 실험 내부에서 무슨 일이 일어나고 있는지 시각화할 수 없는 양자 물리학의 전형적인 예]이다. 그러나 그것은 실용적인 응용 프로그램에 사용될 수 있다. 그것은 매우 매혹적이며 거의 철학에 가깝다.
_[4】msbase.msoss,qpeoms는 magisum 결과값만을 보여주는 양자의 전형적 특징을 가졌다. 빛이나 질량, 숫자들이 그 안에서 무슨일을 벌리고 있는지 모른다. 매우 복잡한 암흑 에너지의 흐름이나 카오스, 랜덤, 엔트로피의 조합적 복잡성을 가진 작은 응집체 혹은 플라즈마 덩어리나 분자 혹은 알수없는 소립자의 빛을 만들어도 내용물은 모르나 결과는 알 수 있다. 이는 무엇을 측정하기로 결정하든 파동과 입자 특성의 조합은 ms.side에서 늘 일정했다.어허.
특히 많은 량은 온도가 높은데 무질서가 비가역적으로 nkc2(nkc^2)로 향할 때, 증대하는데 magicsum.msbase이론은 오히려 안정적이다? 이것은 빛의 이중성. 엔트로피의 다중성이 상보성원리로 존재하는 이유일 수도 있다. 허허.
*entropy
물리학적으로 열량과 온도에 관계되는 물질계의 상태를 나타내는 열역학적 양의 하나. 고찰하는 계내에서, 온도가 어느 정도로 구분되어 있는지, 구분이 되어 있지 않은 무질서에 가까운지를 측정하는 척도. 물질이나 열의 출입이 없는 계열에서는 엔트로피는 결코 감소하지 않으며, 비가역 변화를 할 때는 언제나 증대한다.
mssoms
Bmemo 2412240213 Source1. Analysis_【】
1.
Einstein Meets Newton: Scientists Demonstrate New Aspects of Wave-Particle Duality. A groundbreaking experiment validates a theory that unifies quantum mechanics and information theory. This study sheds light on the role of quantum uncertainty in future technologies such as quantum computing and secure communications.
The experiment confirms an important theoretical link between quantum mechanics and information theory, highlighting future implications for quantum technology and secure communications. It successfully confirms a 10-year-old theory that links the complementarity principle, a fundamental concept in quantum mechanics, to information theory. It provides valuable insights into understanding future quantum communications, metrology, and cryptography.
2.
Our results have no clear or direct applications at the moment. It is fundamental research that lays the foundation for future technologies of quantum information and quantum computers. There is tremendous potential for completely new discoveries in a variety of research fields.
Historical Context of Wave-Particle Duality
The fact that light can be both a particle and a wave is one of the most illogical and yet fundamental properties of quantum mechanics. This is called wave-particle duality.
3. Complementarity Principle and Entropy Uncertainty
However, it is impossible to measure the same photon in both wave and particle form. [3] Depending on how you measure the photon, you will see either a wave or a particle.] This is known as the complementarity principle, developed by Niels Bohr in the mid-1920s. It states that the combination of wave and particle properties must be constant, no matter what you decide to measure.]
With the help of a new experiment, researchers at Linköping University, together with others, have succeeded in confirming a decade-old theoretical study linking one of the most fundamental aspects of quantum mechanics, the complementarity principle, to information theory.
3-1.
In 2014, a team of researchers in Singapore mathematically demonstrated a direct link between the complementarity principle and the degree of unknown information in a quantum system, the so-called [3-1] entropy uncertainty. This connection means that no matter what combination of wave or particle properties of a quantum system we look at, the amount of unknown information is at least one bit of information, i.e. an unmeasurable wave or particle.
_[3,3-1】 The increase or decrease of entropy shows a correlation between the amount of disorder and temperature. However, there is a common denominator, the value of the equation, that factors out these critical points. This is expressed as qms.nqvixer.cp_bit. Hmm.
4. Experimental confirmation at Linköping University
From our perspective, it is a very direct way to demonstrate basic quantum mechanical behavior. [4] It is a typical example of quantum physics where we can see the results but cannot visualize what is happening inside the experiment. However, it can be used for practical applications. It is very fascinating and almost philosophical.
_[4】msbase.msoss,qpeoms has the typical quantum feature of showing only the magisum results. We do not know what light, mass, or numbers are doing inside it. Even if you create a very complex flow of dark energy or a small aggregate or a lump of plasma or a molecule or an unknown particle of light with a combinational complexity of chaos, randomness, and entropy, you can know the results even if you don't know the contents. This means that the combination of wave and particle properties has always been constant in ms.side, no matter what you decide to measure. Oh, my.
In particular, when a large amount is high in temperature and disorder irreversibly moves toward nkc2(nkc^2), it increases, but the magicsum.msbase theory is rather stable? This may be the reason why the duality of light and the multiplicity of entropy exist as the complementarity principle. Oh, my.
*entropy
In physics, it is a thermodynamic quantity that indicates the state of a material system related to heat and temperature. It is a measure of how much the temperature is separated in the system under consideration, or how close it is to disorder that is not separated. In a series where there is no matter or heat entering or leaving, entropy never decreases, and it always increases when there is an irreversible change.
Example 1. sample 1.vix.a'6//vixx.a(b1,g3,k3,o5,n6)
b0acfd|0000e0
000ac0|f00bde
0c0fab|000e0d
e00d0c|0b0fa0
f000e0|b0dac0
d0f000|cae0b0
0b000f|0ead0c
0deb00|ac000f
ced0ba|00f000
a0b00e|0dc0f0
0ace00|df000b
0f00d0|e0bc0a
sample qoms (standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001
sample pms (standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
0000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0
sample msoss
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zxdzxezxz
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
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