Среда, 21 февраля, 2024
ДомойФизикаАнализ квантовой иллюзии: развенчание эффекта Чеширского кота

Анализ квантовой иллюзии: развенчание эффекта Чеширского кота

- Advertisement -

Недавние исследования ставят под сомнение первоначальную интерпретацию квантового эффекта Чеширского кота, подчеркивая роль контекстуальности в квантовой механике. Это исследование предполагает, что воспринимаемое разделение частиц и их свойств является результатом того, как измеряются квантовые системы, а не реальным физическим явлением. Понимание этого может открыть новые возможности для понимания квантовой механики и ее приложений. Фото: SciTechDaily.com

То, что происходит на самом деле, гораздо более странно и может помочь нам лучше понять квантовую механику.

Квантовый эффект Чеширского кота получил свое название от вымышленного Чеширского кота. Алиса в стране чудес история. Этот кот смог исчезнуть, оставив после себя лишь ухмылку. Аналогичным образом, в статье 2013 года исследователи заявили, что квантовые частицы способны отделяться от своих свойств, при этом свойства перемещаются по путям, недоступным частице. Они назвали это квантовым эффектом Чеширского кота. С тех пор исследователи заявили, что расширили эту концепцию еще больше, меняя бестелесные свойства между частицами, одновременно лишая воплощения несколько свойств и даже «разделяя корпускулярно-волновой дуализм» частицы.

Контекстуальность в квантовой механике

Однако недавнее исследование, опубликованное недавно в журнале Новый журнал физикипоказывает, что эти эксперименты на самом деле не показывают разделение частиц по их свойствам, а вместо этого демонстрируют еще одну парадоксальную особенность квантовой механики — контекстуальность.

Квантовая механика — это изучение поведения света и материи на атомном и субатомном уровне. По своей природе квантовая механика противоречива здравому смыслу. Исследовательская группа намеревалась фундаментально понять эту нелогичную природу, одновременно исследуя практические преимущества.

«Большинство людей знают, что квантовая механика странна, но выявление причин этой странности по-прежнему остается активной областью исследований. Постепенно это было формализовано в понятие, называемое контекстуальностью, — что квантовые системы меняются в зависимости от того, какие измерения вы с ними делаете», — сказал Джонте Ханс, научный сотрудник Университета Хиросимы и Бристольский университет.

Простой интерферометр, используемый в сценарии квантового Чеширского кота, где фотон готовится в запутанном состоянии ECC с поляризацией пути, но рассматривается только в том случае, если он достигает выходного пути + с поляризацией D. Парадокс возникает, когда мы рассматриваем путь фотона: поляризация и корреляция пути-поляризации, пока он находится внутри интерферометра. Авторы и права: Джонте Р. Ханс и др., 2023 г., New J. Phys. 25 113028

Последовательность измерений квантовой системы даст разные результаты в зависимости от порядка, в котором выполняются измерения. Например, если мы измерим, где находится частица, а затем как быстро она движется, это даст разные результаты: сначала измеряем, как быстро она движется, а затем где она находится. Из-за этой контекстуальности квантовые системы можно считать обладающими свойствами, которые, как мы ожидаем, будут взаимно несовместимыми.

«Однако мы до сих пор не совсем понимаем, что является причиной этого, поэтому именно это мы и хотели исследовать, используя парадоксальный сценарий квантового Чеширского кота в качестве испытательного стенда», — сказал Ханс.

Новое определение квантового Чеширского кота

Команда отмечает, что проблема с квантовым парадоксом Чеширского кота заключается в том, что его первоначальное утверждение о том, что частица и ее свойства, такие как вращение или поляризация, разделяются и движутся по разным путям, может быть вводящим в заблуждение представлением реальной физики ситуации. .

«Мы хотим исправить это, показав, что разные результаты получаются, если квантовая система измеряется разными способами, и что оригинальная интерпретация квантового Чеширского кота возникает только в том случае, если объединить результаты этих разных измерений очень специфическим образом. и игнорировать это изменение, связанное с измерениями», — сказал Хольгер Хофманн, профессор Университета Хиросимы.

Команда проанализировала протокол Чеширского кота, изучив связь между тремя различными измерениями, касающимися пути и поляризации фотон в рамках квантового протокола Чеширского кота. Казалось бы, это привело бы к логическому противоречию, если бы система не была контекстуальной.

В их статье обсуждается, как такое контекстуальное поведение связано со слабыми ценностями и связями между запрещенными состояниями. В своей работе они показали, что вместо свойства развоплощенной частицы квантовый Чеширский кот демонстрирует эффекты этих когерентностей, которые обычно обнаруживаются в системах до и после отбора.

Будущие исследования и квантовая контекстуальность

Заглядывая в будущее, команда хочет расширить это исследование, найти способ объединить парадоксальные квантовые эффекты как проявления контекстуальности и раз и навсегда объяснить, как и почему измерения меняют квантовые системы.

«Это не только поможет нам наконец объяснить, почему квантовая механика настолько противоречива здравому смыслу, но также поможет нам разработать способы использования этой странности в практических целях. Данная контекстуальность по своей сути связана со сценариями, в которых существует квантовое преимущество по сравнению с классическими решениями данной проблемы, только поняв контекстуальность, мы сможем реализовать весь потенциал, например, квантовые вычисления— сказал Ханс.

Ссылка: «Контекстуальность, когерентность и квантовые Чеширские коты», Джонте Р. Ханс, Минг Джи и Хольгер Ф. Хофманн, 17 ноября 2023 г., Новый журнал физики.
DOI: 10.1088/1367-2630/ad0bd4

В исследовательскую группу входят Джонте Р. Ханс, Минг Джи и Хольгер Ф. Хофманн из Высшей школы передовых наук и техники Университета Хиросимы. Ханс также является научным сотрудником кафедры электротехники и электроники Бристольского университета.

Исследование финансировалось Постдокторской стипендией по исследованиям Университета Хиросимы. Йоркский университетГрант EPSRC DTP, Центр квантовых коммуникаций, финансируемый за счет грантов EPSRC, и грант JST SPRING.

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме