Як кішка Шредінгера допомагає пояснити нові результати про квантовий ефект Зено

Піксабей

Нове дослідження підтверджує, що навіть квазивимірювання квантових систем, які проводяться, але не спостерігаються і не передають інформацію, також призводять до ефекту Зено.

Кішка Шредінгера

Навіть якщо ви не берете участь у важкій науці, ви, ймовірно, знайомі з кішкою Шредінгера, уявним експериментом, який дозволяє нам розглядати квантові стану, в яких можливо відразу кілька станів. Кішка знаходиться в закритій коробці, а з нею - флакон отрути, молоток, який може розбити флакон, лічильник Гейгера і невелика кількість радіоактивного матеріалу. Однак радіоактивний матеріал настільки малий, що лічильник Гейгера має тільки 50-відсоткову ймовірність його виявлення. Якщо це станеться, це викличе удар молотка з бульбашкою, і кішка помре.

Ми не дізнаємося, поки ми не відкриємо вікно, якщо кішка жива чи мертва. Ми просто знаємо, що кожна можливість - вбивати або виживати - однаково ймовірна. Отже, поки ящик не відкрито, кішка існує в якийсь суперпозиції - як живий, так і мертвою. Шредінгер було те, що він демонстрував свою неможливість - і дурість. Але завдяки квантовій фізиці ми тепер знаємо, що це не так нерозумно - і не обов'язково неможливо.

Говорячи про уявних експериментах, які використовуються для обговорення квантової фізики, які були розроблені людьми, які навіть не розглядали квантову фізику, давайте розглянемо ефект Зено і ефект анті-Зено. Зено Елеі був філософом, який зробив його своєю життєвою місією, щоб довести, що все було Б.С., і він зробив це, розробивши парадокси, щоб продемонструвати, що навіть речі, які здаються нам істинними, насправді помилкові. Один з них - парадокс стрілки, з якого виникає ефект Зено і його наслідок.

Ефект Зено працює так: для того, щоб виміряти або спостерігати щось в певний момент, він повинен бути нерухомим. Скажіть, що ви хочете побачити, зруйнований чи атом чи ні. Насправді, хоча є два можливих стану, в більшості випадків шанси не рівні 50/50. Це тому, що потрібен час для того, щоб щось розпадалося - принаймні, крихітне час. Тому, якщо ви перевіряєте атом швидко і досить часто, він не буде розпадатися. Ефект анти-Зено також прав. Якщо ви затримуєте вимір до тих пір, поки атом, швидше за все, не затихне, збережіть цей шаблон, ви можете змусити систему розпадатися швидше.

Тривожні ефекти вимірювання

Вчені з Вашингтонського університету в Сент-Луїсі хотіли дізнатися, що станеться, якщо ви порушуєте систему знову і знову, але не передавайте ніяких даних. Іншими словами, вони хотіли бачити, чи є це актом виміру і спостереження, або просто тривожним впливом, яке викликає ефект Зено. Щоб з'ясувати це, вони експериментували з кубитами і розробили «квазивимірювання», в яких атом порушений, але інформація про це не вимірюється або не передається.

Команда виявила, що навіть квазивимірювання викликають ефект Зено. Квантова середовище не повинно бути пов'язана з зовнішнім середовищем для порушення для досягнення ефекту. Ці результати цікаві, тому що вони відкривають нові галузі досліджень того, як ми можемо контролювати квантові системи.

О, і до речі: ніякі кішки, філософи або фізики не постраждали в експериментах.

Список літератури: Phys, io9 Gizmodo, Physical Review Letters