Немецкие физики-теоретики доказали, что фундаментальные уравнения квантовой механики можно полностью переформулировать без использования мнимых чисел, содержащих мнимую единицу (корень из -1). Об этом сообщает «Хайтек» со ссылкой на исследование сотрудников Дюссельдорфского университета имени Генриха Гейне, опубликованное в журнале Physical Review Letters.
Международная команда исследователей под руководством профессора Дагмар Брусс совершила концептуальный переворот в основах современной физики. Учёные разрешили многолетний спор о том, являются ли комплексные числа неотъемлемым и уникальным свойством квантовой реальности, или же они служат лишь удобным математическим костылем.
Со времен Эрвина Шрёдингера стандартная квантовая теория опиралась на комплексные числа, которые объединяют в себе реальную и мнимую части. Мнимая единица $i$ исторически считалась незаменимой для описания волновых функций частиц, интерференции и квантовой запутанности. Более того, недавние эксперименты 2021–2022 гг. показывали, что стандартная квантовая теория с мнимыми числами дает более точные предсказания для сложных многочастичных сетей, чем классические попытки избавиться от них.
Однако в новой работе физики Педро Барриос Хита и Дагмар Брусс нашли изящное математическое решение этой проблемы. Они разработали альтернативную формулировку квантовой теории, которая использует исключительно реальные числа, но при этом расширяет пространство состояний системы.
Теоретики математически доказали, что их «чисто реальная» квантовая механика дает абсолютно идентичные результаты и предсказания во всех мыслимых физических экспериментах. Новая модель полностью воспроизводит эффекты квантовой запутанности и нарушения неравенств Белла без привлечения мнимой единицы. Прошлые же неудачи коллег объяснялись тем, что они пытались искусственно сузить уравнения, вместо того чтобы перестроить саму геометрию квантовых пространств.
Открытие доказывает, что мнимая единица не является фундаментальным кирпичиком нашей Вселенной, а комплексная математика — это просто один из альтернативных языков описания природы. Выбор между комплексной и чисто реальной формулировкой теперь становится вопросом удобства расчетов, а не физического устройства реальности.
Переход на язык реальных чисел имеет колоссальное прикладное значение для ИТ-индустрии и квантового компьютинга. Современные суперкомпьютеры и симуляторы тратят огромные вычислительные ресурсы на обработку комплексных матриц. Новая математическая модель позволит программистам оптимизировать алгоритмы симуляции квантовых систем, ускорить разработку квантовых процессоров и упростить моделирование сложных химических реакций на стандартном кремниевом железе.
Читать далее:
Вселенная внутри черной дыры: наблюдения «Уэбба» подтверждают странную гипотезу
Испытания ракеты Starship Илона Маска вновь закончились взрывом в небе
Сразу четыре похожих на Землю планеты нашли у ближайшей одиночной звезды
Обложка: magnific
