Poate exista o modalitate de a strecura un vârf la pisica lui Schrödinger - celebrul experiment de gândire pe bază de felină care descrie comportamentul misterios al particulelor subatomice - fără a ucide definitiv animalul (ipotetic).
Pisica nefericită, imaginară, este în același timp vie și moartă în interiorul unei cutii sau există într-o superpoziție de stări „moarte” și „vie”, la fel cum particule subatomice există într-o superpoziție a multor stări simultan. Dar privirea în interiorul cutiei schimbă starea pisicii, care devine apoi vie sau moartă.
Acum, însă, un studiu publicat pe 1 octombrie în New Journal of Physics descrie o modalitate de a arunca o privire la pisică, fără a o forța să trăiască sau să moară. În acest sens, avansează înțelegerea oamenilor de știință a unuia dintre cei mai fundamentali paradoxuri din fizică.
În lumea noastră obișnuită, pe scară largă, privirea la un obiect nu pare să o schimbe. Dar măriți suficient, și nu este cazul.
„În mod normal, credem că prețul pe care îl plătim pentru a căuta nu este nimic”, a declarat autorul principal al studiului Holger F. Hofmann, profesor asociat de fizică la Universitatea Hiroshima din Japonia. "Nu este corect. Pentru a arăta, trebuie să ai lumină, iar lumina schimbă obiectul." Asta pentru că chiar și un singur foton de lumină transferă energie departe sau către obiectul pe care îl vizualizați.
Hofmann și Kartik Patekar, care erau studenți la licență în vizită la Universitatea Hiroshima la acea vreme și se află acum la Institutul Indian de Tehnologie din Bombay, s-au întrebat dacă există o modalitate de a privi fără „a plăti prețul”. Au aterizat pe un cadru matematic care separă interacțiunea inițială (privind privirea la pisică) de citit (știind dacă este viu sau mort).
"Motivația noastră principală a fost să privim foarte atent modul în care se întâmplă o măsurare cuantică", a spus Hofmann. „Și punctul cheie este că separați măsurarea în două etape”.
Făcând acest lucru, Hoffman și Patekar sunt capabili să presupună că toți fotonii implicați în interacțiunea inițială, sau aruncați o privire la pisică, sunt capturați fără a pierde informații despre starea pisicii. Așadar, înainte de citire, tot ce trebuie să știți despre starea pisicii (și despre cum și cum a privit-o a schimbat-o) este încă disponibil. Abia când citim informațiile, pierdem o parte din ea.
„Ceea ce este interesant este că procesul de citire selectează unul dintre cele două tipuri de informații și îl șterge complet pe celălalt”, a spus Hofmann.
Iată cum și-au descris munca în termeni de pisica lui Schrödinger. Spuneți că pisica este încă în cutie, dar mai degrabă decât să priviți în interior pentru a stabili dacă pisica este vie sau moartă, configurați o cameră în afara cutiei care poate să facă cumva o poză în interiorul acesteia (de dragul experimentului gândit, ignorați faptul că camerele fizice nu funcționează chiar așa). Odată ce fotografia este făcută, camera are două tipuri de informații: modul în care pisica s-a schimbat ca urmare a fotografiei făcute (ceea ce cercetătorii numesc o etichetă cuantică) și dacă pisica este vie sau moartă după interacțiune. Niciuna dintre aceste informații nu s-a pierdut încă. Și în funcție de modul în care alegeți să „dezvoltați” imaginea, preluați una sau alta informație.
Gândește-te la o monedă, a spus Hofmann Live Science. Puteți alege să știți dacă o monedă a fost răsturnată sau dacă este în prezent capete sau cozi. Dar nu le poți ști pe amândouă. Mai mult, dacă știți cum a fost schimbat un sistem cuantic și dacă această modificare este reversibilă, atunci este posibil să restaurați starea inițială. (În cazul monedei, o aruncați înapoi.)
"Întotdeauna trebuie să deranjați sistemul mai întâi, dar uneori îl puteți anula", a spus Hofmann. În ceea ce privește pisica, asta ar însemna să facem o poză, dar în loc să o dezvoltăm pentru a vedea pisica în mod clar, să o dezvoltăm astfel încât să readucă pisica la starea limbo-vie și moartă.
În mod crucial, alegerea lecturii vine cu un compromis între rezoluția măsurării și perturbarea acesteia, care sunt exact egale, arată lucrarea. Rezoluția se referă la cât de multe informații sunt extrase din sistemul cuantic, iar perturbarea se referă la cât de mult este schimbat ireversibil sistemul. Cu alte cuvinte, cu cât știi mai mult despre starea actuală a pisicii, cu atât o ai modificat iremediabil.
"Ceea ce mi s-a părut surprinzător este faptul că abilitatea de a anula perturbația este direct legată de cât de multe informații obțineți despre observabil", sau de cantitatea fizică pe care o măsoară, a spus Hofmann. "Matematica este destul de exactă aici."
Deși lucrările anterioare au indicat o întrerupere între rezoluție și perturbare într-o măsurătoare cuantică, această lucrare este prima care a cuantificat relația exactă, a spus Michael Hall, fizician teoretic la Australian National University, într-un e-mail.
„Din câte știu, niciun rezultat anterior nu are forma unei egalități exacte referitoare la rezolvare și perturbare”, a spus Hall, care nu a fost implicat în studiu. "Acest lucru face ca abordarea din lucrare să fie foarte îngrijită."
