ปริศนากีตาร์ควอนตัมได้รับการแก้ไขแล้ว! นักฟิสิกส์ไขความลับของตัวสั่นพ้องที่ใช้เวลานานกว่า 90 ปี: การคลายตัวของควอนตัมด้วยเวทมนตร์ของโบโกลิวบอฟ

1) เกิดอะไรขึ้น: "การลดทอน" คลาสสิกในที่สุดก็มี "คำตอบที่แน่นอน" ในควอนตัม

เมื่อวันที่ 15 สิงหาคม 2025 เว็บไซต์ข่าววิทยาศาสตร์ Phys.org รายงานว่าปัญหาที่ยากลำบากที่มีอายุ 90 ปีที่เรียกว่า "ตัวสั่นฮาร์มอนิกที่ลดทอนในควอนตัม" ได้รับการแก้ไขแล้ว ทีมวิจัยได้นำโมเดลคลาสสิกของนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ Horace Lamb (H. Lamb) ที่คิดค้นขึ้นในปี 1900 ซึ่งเป็น "อนุภาคที่ปล่อยพลังงานไปยังวัสดุยืดหยุ่นรอบๆ และลดทอน" มาสู่ทฤษฎีควอนตัมและนำเสนอ "โมเดลควอนตัมแลมบ์" ที่สามารถแก้ไขได้อย่างแน่นอน นอกจากนี้ วิธีการแก้ปัญหายังได้รับการสนับสนุนจากเทคนิคที่ทรงพลังที่คุ้นเคยในทฤษฎีสนามควอนตัมที่เรียกว่า การแปลง Bogoliubov แบบหลายโหมดที่ทำให้แฮมิลโทเนียนเป็นเส้นทแยงมุมในคราวเดียว Phys.orgPhysical Review Journals

2) ทำไมถึงยาก: หลักการความไม่แน่นอนและการอยู่ร่วมกันของ "สภาพแวดล้อม"

สำหรับระบบควอนตัมที่จะลดทอน จะต้องมีที่ที่พลังงานถูกปล่อยออกไป—ซึ่งก็คือสภาพแวดล้อม อย่างไรก็ตาม การเพิ่มแรงเสียดทานแบบง่ายๆ ในวิธีคลาสสิกนั้นไม่สามารถใช้ได้ในควอนตัม เนื่องจากต้องรักษาหลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์กที่กำหนดขีดจำกัดความแม่นยำของการวัดตำแหน่งและโมเมนตัมพร้อมกัน และต้องรวมปฏิสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อม (หลายอิสระ) งานนี้มีความสำคัญเพราะไม่ได้ทำให้สภาพแวดล้อมเป็น "เสียงพื้นหลัง" แต่รวมเข้ากับคำอธิบายตั้งแต่ต้นและแก้ไขอย่างสวยงามทางคณิตศาสตร์ Phys.org

3) พวกเขาแก้ปัญหาอย่างไร: การแปลง Bogoliubov แบบหลายโหมด

ทีมวิจัยได้แสดงระบบทั้งหมดที่รวมอนุภาคและวัสดุยืดหยุ่น (ทะเลโฟนอน) ด้วยกลุ่ม "โหมดใหม่แบบแคนนอนิคอล" ที่เกิดขึ้นใหม่ ซึ่งผลลัพธ์คือสถานะพื้นฐานกลายเป็น "สุญญากาศที่บีบหลายโหมด" การบีบคือกลอุบายควอนตัมที่บีบวงรีความผันผวนในพื้นที่เฟสในทิศทางหนึ่งและขยายในอีกทิศทางหนึ่ง แนวคิดนี้ถูกใช้ในการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง เช่น LIGO เพื่อลดเสียงรบกวนจากการยิงของแสง ในโมเดลนี้ยังแสดงให้เห็นว่าสามารถลดความไม่แน่นอนด้านตำแหน่งได้ ซึ่งเป็นพื้นฐานทางทฤษฎีสำหรับการวัดที่มีความแม่นยำสูง Phys.org

4) ได้รู้อะไรบ้าง: การวัดตำแหน่งที่เหนือกว่า SQL, สู่ตำราเรียนของนาโนเมคา

โมเดลควอนตัมแลมบ์มีความสำคัญสองประการ ประการแรกคือการได้รับ "จุดเริ่มต้นที่มั่นคงทางคณิตศาสตร์" ของการลดทอนควอนตัมที่แน่นอน ประการที่สองคือการกระจายความผันผวน (การบีบ) สามารถทำให้การวัดตำแหน่งต่ำกว่าขีดจำกัดควอนตัมมาตรฐาน (SQL) และสามารถทำให้ "ไม้บรรทัดที่เล็กที่สุดในโลก" ในระดับอะตอมในของแข็งเป็นจริงได้ การประยุกต์ใช้ครอบคลุมถึงเซ็นเซอร์ควอนตัม นาโนเมคานิกส์ และออปโตเมคานิกส์ Phys.org

5) แหล่งที่มาของการวิจัย: บทความ, พรีพริ้นท์, ประชาสัมพันธ์มหาวิทยาลัย

การวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ใน Physical Review Research เมื่อวันที่ 7 กรกฎาคม 2025 และรายละเอียด (สุญญากาศที่บีบ, รูปแบบปิดของอัตราการลดทอน, การแก้สมการเชิงเส้นแบบไม่เชิงเส้น) สามารถอ่านได้ในเวอร์ชัน arXiv ที่เผยแพร่ในเดือนมีนาคมปีเดียวกัน บทความประชาสัมพันธ์ของมหาวิทยาลัยเวอร์มอนต์ก็มีประโยชน์สำหรับการอธิบายให้กับผู้ที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญ Physical Review JournalsarXivuvm.edu

6) อะไรคือ "ใหม่": การเผชิญหน้ากับ "แนวหน้า" ของการลดทอนควอนตัม

อุปสรรคที่ใหญ่ที่สุดในการนำเทคโนโลยีควอนตัมไปใช้คือ "การลดทอน" ซึ่งเป็นการลดทอนคุณสมบัติของควอนตัมเมื่อเชื่อมต่อกับสภาพแวดล้อม ในอดีตวิธีแรกคือ "แยกออกอย่างดีและพยายามไม่มองสภาพแวดล้อม" มุมมองในครั้งนี้ตรงกันข้าม โดยการจัดระเบียบใหม่ทั้งหมดรวมถึงสภาพแวดล้อมด้วยการแปลงแคนนอนิคอล และอธิบายระบบทั้งหมดด้วยโหมดที่จัดการได้ง่าย พฤติกรรมที่ "ลดทอนแต่ยังสามารถแทรกแซงได้" ที่เห็นจากที่นี่แตกต่างจากทฤษฎีประมาณเดิม Physical Review Journals

7) "แลมบ์" ที่แตกต่าง: ไม่ใช่ Lamb shift

"แลมบ์" ในการวิจัยนี้มาจากชื่อบุคคล (Horace Lamb) และไม่เกี่ยวข้องกับ "Lamb shift" ที่มีชื่อเสียงในควอนตัมอิเล็กโทรไดนามิกส์ (Willis Lamb) อย่างไรก็ตาม ทั้งสองมีความคล้ายคลึงกันทางปรัชญาในแง่ที่ว่าการผันผวนของสุญญากาศและปฏิสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อมเปลี่ยนแปลงปริมาณที่สังเกตได้ ウィキペディア

8) แผนที่การประยุกต์ใช้: การตรวจจับควอนตัม, นาโน-ออปโตเมคานิกส์, วิทยาศาสตร์วัสดุ

• การตรวจจับควอนตัม: การบีบด้านหนึ่งของความผันผวนช่วยปรับปรุงขีดจำกัดการตรวจจับตำแหน่ง, การเร่ง, และแรง พื้นฐานทฤษฎีคู่ขนานกับความสำเร็จของแสงที่บีบในคลื่นความโน้มถ่วง Phys.org

• นาโนเมคานิกส์: อาจกลายเป็น "ตำราเรียน" สำหรับการออกแบบการลดทอนและเสียงรบกวนของคานนาโนและเมมเบรน—เครื่องสั่นเชิงกลที่เชื่อมต่อกับแรงดันรังสีของแสง arXiv

• วิทยาศาสตร์วัสดุ: เปิดทางสำหรับการสร้างแบบจำลองกระบวนการระดับจุลภาคที่อะตอมปล่อยพลังงานไปยังโครงผลึก มีนัยสำคัญต่อการอธิบายโฟนอนและการขนส่งความร้อนอย่างแม่นยำ Physical Review Journals

9) ปฏิกิริยาในโซเชียลมีเดีย: ความคาดหวังและความระมัดระวัง

• X (Twitter): บัญชีที่เกี่ยวข้องกับชุมชนวิทยาศาสตร์แนะนำบทความของ Phys.org และแพร่กระจายในโทนเสียงว่า "เส้นทางที่แม่นยำของการลดทอนควอนตัม" มีโพสต์ที่กล่าวถึงการตรวจสอบการทดลองของการวิจัยด้วย X (formerly Twitter)

• LinkedIn: บัญชีทางการของ Phys.org และโพสต์ของนักวิจัยยังคงแบ่งปันสาระสำคัญว่า "ก้าวไปข้างหน้าในความท้าทายที่ยาวนาน" และ "การจัดการความไม่แน่นอนเป็นกุญแจสำคัญ" จากกลุ่มผู้อ่านที่เน้นธุรกิจมีความคาดหวังต่อการประยุกต์ใช้เซ็นเซอร์ LinkedIn

• Reddit (r/Physics): มีการตั้งกระทู้แนะนำบทความและบทความของ Phys.org ควบคู่กัน เป็นทางเข้าของการอภิปรายที่เน้นผู้เชี่ยวชาญ แม้ตอนนี้จะเงียบ แต่การอภิปรายอาจลึกซึ้งขึ้นตามข่าวการตรวจสอบและการทดลองซ้ำในอนาคต Reddit

• สื่อเทคโนโลยี: Interesting Engineering และบล็อกข่าวต่างๆ ก็ติดตามและแนะนำให้กับผู้อ่านทั่วไปโดยใช้การเปรียบเทียบ "สายกีตาร์ควอนตัม" Interesting EngineeringThe Brighter Side of News

10) จุดตรวจสอบในอนาคต

1. ความเป็นไปได้ในการทดลอง: การตรวจสอบในระบบนาโนเมคานิกส์ (เช่น ความสอดคล้องของการวัดอัตราการลดทอนในรูปแบบปิด) arXiv

2. การ