НАНОТЕХНОЛОГИИ И НАНОМАТЕРИАЛЫ

Квантовая когерентность и супертуннельный эффект: волновая и корпускулярная природа квантовых объектов в интерферометре Маха–Цендера

Р. Х. Рахимов, В. П. Ермаков

Институт материаловедения Научно-производственного объединения «Физика-Солнце» Академии наук Республики Узбекистан

Аннотация: В статье рассматривается волновая и корпускулярная природа квантовых объектов на примере интерферометра Маха–Цендера и обсуждается возможность так называемого «супертуннельного эффекта». Показано, как поведение фотона в интерферометре определяется не переключением между волной и частицей, а сохранением или утратой когерентности его квантовой амплитуды. Рассмотрены ключевые механизмы: образование суперпозиции на делителе лучей, интерференция при совмещении амплитуд, разрушение когерентности вследствие утечки информации о пути (декогеренция) и восстановление интерференции в схемах типа квантового эрайзера. Обсуждаются аналогичные явления для электронов, нейтронов, атомов и крупных молекул; выделяются источники декогеренции и факторы, ограничивающие наблюдаемость интерференции и туннелирования у массивных объектов (уменьшение длины де Бройля, столкновения, тепловое излучение, внутренние степени свободы). Аналитически описано влияние массы, импульса и параметров барьера на вероятность туннелирования, а также способы ее увеличения (реконфигурация барьера, резонансные механизмы, коллективные эффекты и понижение эффективной массы). Делается вывод, что квантовые правила универсальны: волновые и корпускулярные проявления зависят от экспериментальной постановки и степени сохранения когерентности, а не от внутреннего превращения частицы. Обсуждается концепция «супертуннелирования» как экспериментально достижимой при преодолении декогеренции и экспоненциальных ограничений, и намечены возможные пути для его реализации.

Ключевые слова: квантовая механика, волновая корпускулярность, интерферометр Маха–Цендера, суперпозиция, интерференция, декогеренция, квантовый эрайзер, фотон, электрон, туннелирование, длина волны де Бройля, супертуннелирование, резонансное туннелирование, коллективные эффекты, экспериментальная квантовая оптика.

УДК: 666.3.017:620.18

DOI: 10.33693/2313-223X-2025-12-3-184-190