CÓ THỂ ÁP DỤNG LÝ THUYẾT LƯỢNG TỬ ĐẾN KÍCH THƯỚC NÀO ?

 

 95B

CÓ THỂ ÁP DỤNG THUYẾT LƯỢNG TỬ ĐẾN KÍCH THƯỚC NÀO ?

Đây là vấn đề quan trọng , vì sao?

Kích thước áp dụng lý thuyết lượng tử chính là ranh giới lượng tử chạm đến thế giới tương đối của những đối tượng vĩ mô.Vì sao mà lý thuyết lượng tử dừng ở đó ? Đâu là nguyên nhân làm dừng các tĩnh chất lượng tử ở ranh giới đó , hiểu được vấn đề này sẽ hiểu được nhiều vấn đề liên quan đến thống nhất lượng tử  (kích thước vi mô ) và hấp dẫn (kích thước vĩ mô).

Các nhà nghiên cứu đã và đang tăng đều đặn kích thước mà tại đó tính chất chồng chất và các hiệu ứng lượng tử liên quan vẫn có thể quan sát được - từ các hạt đến phân tử nhỏ, rồi đến các phân tử lớn hơn, và giờ đây, họ hy vọng là những khối vật chất có kích thước nano. Chưa ai biết về nguyên tắc sự mở rộng áp dụng lượng tử này có thể tiếp tục được bao xa.

Hay chúng ta không thể mở rộng mãi mãi phạm vi ứng dụng lượng tử mà tồn tại  một giới hạn áp dụng tính lượng tử  ?

TÍNH CỐ KẾT (COHERENCE)

Hạt được mô tả bởi hàm sóng .Một hiện tượng quan trong ta gặp ở đây là liên đới lượng tử (quantum entanglement )

Vì rằng liên đới lượng tử trộn hàm sóng của hạt ban đầu với các hạt chung quanh cho nên hàm sóng mất tính COHERENCE  ,điều này làm cho  hàm sóng trở thành một tập các hàm sóng nhỏ INCOHERENT (mất cố kết). Hiện tượng này gọi là hiện tượng DECOHERENCE (mất cố kết), hiện tượng này làm cho tính chồng chất lượng tử (superposition) không đo được :  lượng tử biến mất .

 Đối tượng càng lớn thì càng có nhiều tương tác và  DECOHERENCE càng nhanh thực hiện.

DECOHERENCE là trở ngại chính yếu làm cho tính chồng chất lượng tử của các dối tượng kích thước lớn khó quan sát được.

Song có phải đây là nguyên nhân duy nhất làm biến mất các tính chất lượng tử ?

HIỆN TRẠNG VẤN ĐỀ 

Các nhà vật lý  đang tăng  dần dần kích thước đối tượng của thí nghiệm

Năm 2019 các nhà vật lý thực hiện thí nghiệm với các phân tử chứa gần 2000 nguyên tử (tiến sát đến kích thước vĩ mô). Song dừng ở đâu ?

Các nhà vật lý đã sử dụng đến các sinh vật nhỏ (tardigrades-kích thước cỡ mm) để tiến hành thí nghiệm .Họ muốn tiên đến chứng minh rằng hiệu ứng chồng chất chết và sống của con mèo SCHRODINGER ( có kích thước lớn không còn vi mô) nữa có thể là hiện thực.

Song hiện nay mà nói thì lượng tử dường như không tương thích với tương đối GR của Einstein . Lượng tử có dạng hạt còn GR có dạng đều cà liên tục

Theo Roger Penrose lúc  kích thước không còn là vi mô nữa thì khi  lượng tử gặp GR ta thấy GR áp đảo .

KẾT LUẬN 

Nghiên cứu tính lượng tử (như tính chồng chất ) đối với các đối tượng không còn là vi mô nữa là rất quan trọng. Hiểu được vấn đề này sẽ giúp chúng ta hiểu thêm bản chất không thời gian ở vùng ranh giới lượng tử và thuyết tương đối , điều này cũng liên quan đến vấn đề thống nhất lượng tử và hấp dẫn . Ngoài ra trong các máy tính lượng tử ta gặp phải trường hợp có nhiều ngàn hoặc triệu quantum bit liên đới lượng tử với nhau trở thành những đối tượng gần có kích thước vĩ mô cho nên việc nghiên cứu trên cũng phải là thiết yếu.

TÀI LIỆU THAM KHẢO 

How Big Can the Quantum World Be? Physicists Probe the Limits.

By showing that even large objects can exhibit bizarre quantum behaviors, physicists hope to illuminate the mystery of quantum collapse, identify the quantum nature of gravity, and perhaps even make Schrödinger’s cat a reality.

Philip Ball

https://www.quantamagazine.org/how-big-can-the-quantum-world-be-physicists-probe-the-limits-20210818/