|
Частицы все-таки не могут отделиться от своих свойств
|
|
|
|
Эффект квантового Чеширского кота получил свое название от вымышленного Чеширского кота из сказки «Алиса в стране чудес». 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 это понятие еще больше, меняя бестелесные свойства между частицами, лишая воплощения несколько свойств одновременно и даже «разделяя корпускулярно-волновой дуализм» частицы. Однако недавнее исследование, опубликованное в «Новом журнале физики», показывает, что эти эксперименты на самом деле не показывают разделение частиц по их свойствам, а вместо этого демонстрируют еще одну противоречивую особенность квантовой механики — контекстуальность.
|
|
|
|
Квантовая механика — это изучение поведения света и материи на атомном и субатомном уровнях. По своей природе квантовая механика противоречива здравому смыслу. Исследовательская группа намеревалась фундаментально понять эту нелогичную природу, одновременно изучая практические преимущества. «Большинство людей знают, что квантовая механика странна, но выявление причин этой странности по-прежнему является активной областью исследований. Постепенно она формализовалась в понятие, называемое контекстуальностью: квантовые системы меняются в зависимости от того, какие измерения вы с ними делаете», — сказал он. Джонте Ханс, научный сотрудник Университета Хиросимы и Бристольского университета. Последовательность измерений квантовой системы даст разные результаты в зависимости от порядка, в котором выполняются измерения. Например, если мы измеряем, где находится частица, а затем как быстро она движется, это даст разные результаты: сначала измерение скорости ее движения, а затем ее местонахождения.
|
|
|
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. Команда отмечает, что проблема квантового парадокса 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 о реальной физике ситуации. «Мы хотим исправить это, показав, что разные результаты получаются, если квантовая система измеряется разными способами, и что первоначальная 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 фотона в рамках протокола квантового Чеширского кота. 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. Их работа показала, что вместо свойства развоплощенной частицы квантовый Чеширский кот демонстрирует эффекты этих когерентностей, обычно обнаруживаемые в системах до и после отбора. Заглядывая в будущее, команда хочет расширить это исследование, найти способ объединить парадоксальные квантовые эффекты как проявления контекстуальности и объяснить, как и почему измерения меняют квантовые системы. «Это не только поможет нам наконец объяснить, почему квантовая механика настолько нелогична, но также поможет нам разработать способы использования этой странности в практических целях. Учитывая, что контекстуальность по своей сути связана со сценариями с квантовым преимуществом над классическими решениями данной проблемы, только поняв контекстуальность, мы сможем реализовать весь потенциал, например, квантовых вычислений», — сказал Ханс.
|
|
|
|
Источник
|
