Võimalik, et Schrödingeri kassi juures on tipu varjamine - kuulus kassidel põhinev mõttekatse, mis kirjeldab alaatomiliste osakeste salapärast käitumist - (hüpoteetilist) looma jäädavalt tapmata.
Õnnetu kujuteldav kass on kasti sees samaaegselt elus ja surnud või eksisteerib "surnud" ja "elus" olekute superpositsioonil, täpselt nagu subatomaarsed osakesed eksisteerivad paljude seisundite superpositsioonil korraga. Kuid kasti sisse vaatamine muudab kassi olekut, kes siis muutub kas elusaks või surnuks.
Nüüd kirjeldatakse 1. oktoobril ajakirjas New Journal of Physics avaldatud uuringus viisi, kuidas potentsiaalselt kassi piiluda, ilma et see sunniks teda elama või surema. Seejuures edendab see teadlaste arusaamist füüsika ühest kõige põhilisemast paradoksist.
Meie tavalises suuremahulises maailmas ei näi objekti vaatamine seda muutvat. Kuid suumige piisavalt ja see pole nii.
"Me arvame, et hind, mida maksame otsimise eest, pole midagi," ütles uuringu juhtiv autor Holger F. Hofmann, Jaapani Hiroshima ülikooli füüsika dotsent. "See pole õige. Et vaadata, peab teil olema valgust ja valgus muudab objekti." Selle põhjuseks on asjaolu, et isegi üks valgusfoon kannab energiat vaadatavast objektist eemale või sinna.
Hofmann ja Kartik Patekar, kes olid omal ajal Hiroshima ülikooli bakalaureuseõppe üliõpilased ja asuvad praegu India tehnoloogiainstituudis Bombays, mõtlesid, kas on võimalus otsida ilma "hinda maksmata". Nad maandusid matemaatilisele raamistikule, mis eraldab esmase interaktsiooni (kassi vaadates) näidust (teades, kas see on elus või surnud).
"Meie peamine motivatsioon oli vaadata väga hoolikalt kvantimõõtmise viise," sõnas Hofmann. "Ja peamine punkt on see, et eraldame mõõtmise kahes etapis."
Nii tehes suudavad Hoffman ja Patekar eeldada, et kõik esialgses interaktsioonis osalevad footonid või piiluda kassi, on kadunud, kaotamata mingit teavet kassi oleku kohta. Nii et enne lugemist on kõik olemas, mida on vaja teada kassi oleku kohta (ja selle kohta, kuidas see välja nägi, mis seda muutis). Ainult siis, kui loeme välja teabe, kaotame osa sellest.
"Huvitav on see, et lugemisprotsess valib ühe kahest tüüpi teabest ja kustutab teise täielikult," ütles Hofmann.
Nii kirjeldasid nad oma tööd Schrödingeri kassi osas. Ütleme, et kass on endiselt kastis, aga selle asemel, et vaadata sisse, et teha kindlaks, kas kass on elus või surnud, seadistasite kasti väliselt kaamera, mis suudab selle sees kuidagi pilti teha (mõttekatse huvides, jätke tähelepanuta asjaolu, et füüsilised kaamerad tegelikult ei tööta niimoodi). Kui pilt on tehtud, on kaameral kahte tüüpi teavet: kuidas kass pildi tegemise tagajärjel muutus (mida teadlased nimetavad kvantmärgiseks) ja kas kass on pärast koostoimimist elus või surnud. Seda teavet pole veel kadunud. Ja sõltuvalt sellest, kuidas otsustate pilti "arendada", hangite ühe või teise teabe.
Mõelge mündikleebile, rääkis Hofmann Live Science'ile. Võite valida, kas teate, kas münt on ümber pööratud või kas see on praegu pea või saba. Kuid te ei saa mõlemat teada. Veelgi enam, kui teate, kuidas kvantsüsteemi muudeti, ja kui see muutus on pöörduv, siis on võimalik selle algseisund taastada. (Mündi puhul lükkaksite selle tagasi.)
"Peate alati kõigepealt süsteemi häirima, kuid mõnikord saate selle tagasi võtta," ütles Hofmann. Kassi osas tähendaks see pilti, kuid selle asemel, et seda kassi selgesti näha, arendades seda selliselt, et see taastaks kassi surnud ja elus olekus.
Oluline on see, et näidu valimine toimub kompenseerimisega mõõtmise eraldusvõime ja selle häirete vahel, mis on täpselt võrdsed, demonstreerib artikkel. Eraldusvõime viitab sellele, kui palju teavet kvantsüsteemist ekstraheeritakse, ja häirimine viitab sellele, kui palju süsteemi on pöördumatult muudetud. Teisisõnu: mida rohkem teate kassi hetkeseisust, seda rohkem olete seda pöördumatult muutnud.
"See, mis minu arvates üllatas, on see, et häiringute tühistamise võime on otseselt seotud sellega, kui palju teavet saate jälgitava kohta" või füüsilise kogusega, mida nad mõõdavad, "ütles Hofmann." Matemaatika on siin üsna täpne. "
Ehkki eelnev töö on osutanud kvantimõõtmise kompromissile eraldusvõime ja häirete vahel, on see artikkel esimene, mis kvantitatiivselt täpset seost kinkis, rääkis Austraalia riikliku ülikooli teoreetilise füüsiku Michael Hall meilis Live Science'ile.
"Niipalju kui ma tean, pole ühegi varasema tulemuse puhul tegemist täpse võrdõiguslikkusega seotud eraldusvõime ja häiretega," ütles Hall, kes uuringuga ei tegelenud. "See muudab lähenemisviisi paberil väga ilusaks."
