Доля кота Шредінгера
Одним з найзагадковіших явищ квантової механіки
є квантова суперпозиція — перебування елементарних частинок
у кількох станах одночасно до моменту їх вимірювання
спостерігачем.
У першій половині минулого століття один із засновників
квантової механіки Ервін Шредінгер запропонував уявний
експеримент, який пояснює квантову суперпозицію: умовний кіт
у коробці з кислотою є і живим і мертвим одночасно доти, доки
ми не відкриємо цю коробку і не визначимо його стан. Восени
2019-го вчені з Японії та Індії придумали, як зазирнути в коробку
з котом, не вбиваючи його.
Фізики запропонували розв’язання проблеми кота Шредінгера
завдяки зміні методів аналізу даних про стан елементарних
частинок, а не завдяки їх вимірюванню, як це робили раніше.
За допомогою математичних обчислень вчені змоделювали
умовну ситуацію: закриту коробку з котом Шредінгера потрібно сфотографувати за допомогою камери, яка встановлена зовні коробки, і водночас може зафіксувати
крізь коробку самого кота.
ісля створення такого фото в камері зберігатиметься
два типи інформації: перший про те, як змінився стан суперпозиції
кота (вчені називають це квантовою міткою) і другий про те, є кіт
живим чи мертвим. Уявний експеримент полягає в тому, що таке
фото опиняється в заплутаному стані разом з квантовою системою,
і те, як ми отримаємо інформацію з нього — безпосередньо вплине
на долю кота.
У такому випадку можна «проявити» фото в темній кімнаті
і визначити, живий він чи мертвий, або ж відновити на розмитому
фото квантову мітку за допомогою комп’ютера і повернути кота у
стан невизначеності між життям і смертю.
Автори експерименту взяли за основу своєї математичної моделі
здатність фотонів входити в заплутаний стан разом з квантовою
системою. Замість того, щоб визначити стан частинки (кота) за
допомогою її вимірювання, тобто прямого впливу світла (фотонів)
на неї, вони використовували умовну камеру, яка фотографує
кота крізь коробку.
Зафіксовані фотони на зображенні виявляються заплутаними
з квантовою системою, що зберігає обидва типи інформації — про
те, як змінилася суперпозиція і про реальний стан кота.
Зчитуючи дані з цього зображення тим чи іншим чином ми, в теорії, можемо оживити/вбити кота або відновити його суперпозицію.
Немає коментарів:
Дописати коментар