Больше не нужно убивать кота, чтобы понять поведение субатомных частиц

Многим знаком мысленный эксперимент с воображаемым котом Шредингера, в котором бедное животное находится в закрытом ящике одновременно в живом и мертвом состоянии. Здесь речь идет о поведении субатомных частиц, когда становится возможным состояние пребывание в суперпозиции, когда каждого, к примеру, живого существа, возможны одновременно Мертвое и Живое состояния. Неведение в этом вопросе решается воображаемым заглядыванием в коробку с котом, когда по факту уже становится очевидным, жив кот или мертв.

Последнее исследование, результаты которого стали доступны первого октября, позволили изучить состояние суперпозиции без умерщвления пушистика. В принципе, кот вообще больше не нужен ни живой, ни его остывший труп.

Доцент физики из Университета Хиросимы в Японии Хольгер Ф. Хофманн сказал примерно следующее: Мы думаем, что цена, которую мы платим за наблюдение никакая. Но мы ошибаемся. Чтобы видеть, нужен свет. А свет меняет объект. Даже один фотон света передает энергию от или к объекту, который мы рассматриваем.

Так происходит с котом Шредингера. В результате исследований животное то умирает, то живет. Чтобы не платить столь жестокую цену, пусть и воображаемую, Хофманн и Картик Патекар, который в то время был всего лишь студентом по обмену и сегодня успешно трудится в Бомбейском университете, провели эксперимент. Они задались вопросом, как избежать сопутствующих потерь и обратились к математике.

Надо было понаблюдать, как происходят эти самые состояния в квантовом мире. Конечно, ключевым заданием было изучение разделенных двух этапов. В итоге, ученые должны были получить возможность взглянуть на состояние кошки при помощи фотонов, которые передали бы информацию о кошке без потерь данных состояния животного и его изменений.

Проблема в том, что как только начинается считывание определенной информации, теряется ее другая сторона. Просто стирается. То есть, чтобы узнать, жива ли кошка, надо было открыть коробку и заглянуть туда. В таком случае, если при открытии крышки кот оказывается жив, информация о его мертвом состоянии исчезает. И наоборот. Что, если вместо того, чтобы открывать крышку, взять и установить изначально камеру внутри коробки и вести наблюдение за всеми сторонами процесса?

Конечно, понятно, что наши камеры работают не так, как можно представить себе мысленно в гуманном эксперименте, который задумали ученые. Воображаемая камера должна была получать сразу два типа данных о том, как изменилось состояние кошки в процессе съемки и остается ли животное живым после взаимодействия. Получается, что никаких потерь в данных больше не будет. Ну, а в зависимости от того, как решается изучить полученные изображения, извлекается конкретная часть полученной информации.

Это как опыт с подбрасыванием монетки. Была ли она подброшена и в каком она была положении: орел или решка. Но узнать ответ на оба вопроса нереально. Но если вы знаете, как устроена квантовая сторона вопроса, то становится понятным и то, как все эти изменения происходят. А значит, можно дать ответ на оба вопроса, как если бы одновременно вернуть монету в ее состояние до подбрасывания.

С кошкой, в принципе, происходит все точно так же. Но чем больше мы узнаем о текущем состоянии животного, тем больше мы изменяем все остальные элементы. Но наблюдение текущего состояния помогает избежать огромного числа помех, которые могут возникать в случае, когда человек непосредственно вмешивается в процесс, открывая крышку ящика.

Популярные материалы