schrodingers-catДва новых исследования гласят, что законы квантового мира сверхмалых частиц могут быть применимы и в большем масштабе. Если эта теория подтвердится, она подкрепит знаменитый мысленный эксперимент о «коте Шрёдингера», который может быть одновременно и живым и мёртвым.

В двух экспериментах, детали которых были опубликованы 21 июля в журнале «Nature Physics», исследователи использовали фотоны света, чтобы изучить пределы суперпозиции, которая позволяет коту Шрёдингера находится одновременно в двух противоположных состояниях. Если предела количеству фотонов, которое вы можете ввести в квантовую систему, нет – то это означает, что кот действительно одновременно и жив и мёртв, и акт измерения его состояния заставляет математическую формулу, которая это описывает (называемую волновой функцией), «коллапсировать» в определённое состояние – жизни или смерти.

Другая возможность, которую называют «интерпретацией множественности миров», ещё более странна: она утверждает, что все возможные состояние реальны, и когда волновая функция коллапсирует в конкретное состояние, мы переживаем лишь одну из вселенных, которые существуют одновременно, и в которых все возможные исходы реальны. Когда волновая функция коллапсирует, мы (и кот) запоминаем одну историю – например, что кот жив, но существует и другая вселенная, в которой он умер.

В обоих экспериментах, один из которых проводился в Канадском Университете Калгари, а другой в Университете Женевы в Швейцарии, исследователи измеряли квантовые состояния фотонов – набор физических свойств, включающих поляризацию и фазу. При этом они использовали достаточное количество фотонов, чтобы их можно было увидеть невооружённым глазом — что означает, что их квантовые свойства могут быть сделаны макроскопическими, говорят учёные.

И хотя конкретные техники слегка различались в обоих экспериментах, обе команды усиливали состояния единичного фотона, спутывая его с множеством других фотонов, а затем восстанавливая его до первоначального состояния. Когда фотон спутан с другими фотонами, его состояние подвержено влиянию состояний всех остальных частиц, с которыми он связан.

Измерения поляризации после восстановления изначального состояния показали учёным, что произошло квантовое спутывание частицы с другими фотонами.

Теперь учёные пытаются определить, насколько крупной может стать квантовая система, прежде чем потеряет свою квантовую природу. «Это один из крупнейших вопросов современной физики», говорит профессор физики и ведущий автор проекта из Университета Калгари Александр Львовский.

В будущем, обе группы учёных будут стараться расширить свой эксперимент на более крупные системы, где вместо трансляции квантового состояния единичного фотона целой группе, они попытаются транслировать состояние одной большой группы другой. Однако это будет весьма непростой задачей, поскольку для сохранения квантовых эффектов, группы атомов или фотонов должны быть полностью изолированы от окружающей среды, иначе состояние их суперпозиции будет нарушено.


Добавить комментарий