Можда постоји начин да се привуче врхунац Сцхродингеровој мачки - чувеном мисаоном експерименту заснованом на мачкама који описује мистериозно понашање субатомских честица - без трајног убијања (хипотетичке) животиње.
Несрећна, замишљена мачка истовремено је жива и мртва унутар оквира, или постоји у суперпозицији "мртвих" и "живих" стања, баш као што субатомске честице постоје у суперпозицији многих стања одједном. Али гледањем у кутију мења се стање мачке која тада постаје или жива или мртва.
Сада, међутим, студија објављена 1. октобра у Новом часопису за физику описује начин на који потенцијално може завирити у мачку без присиљавања да живи или умире. Радећи то, напредује научниково разумијевање једног од најважнијих парадокса у физици.
У нашем уобичајеном свету великих размера посматрајући објекат изгледа да га не мења. Али довољно зумирање, а то није случај.
"Обично мислимо да цена коју плаћамо није ништа", рекао је главни аутор студије Холгер Ф. Хофманн, ванредни професор физике на Универзитету Хиросхима у Јапану. "То није тачно. Да бисте изгледали, морате да имате светло, а светло мења објект." То је зато што чак и један фотон светлости преноси енергију из или у објект који гледате.
Хофманн и Картик Патекар, који је у то време био гостујући студент додипломског студија на Хиросхима Универзитету, а сада је на Индијском технолошком институту у Бомбају, питали су се да ли постоји начин да се изгледа без "плаћања цене". Слетели су на математички оквир који одваја почетну интеракцију (гледање мачке) од очитавања (знајући да ли је жива или мртва).
"Наша главна мотивација била је да пажљиво сагледамо начин квантног мерења", рекао је Хофманн. "И кључна поента је да одмеримо мерење у два корака."
Радећи то, Хоффман и Патекар могу претпоставити да су сви фотони укључени у почетну интеракцију или завирити у мачку заробљени без губитка било каквих података о стању мачке. Дакле, пре читања, још увек је доступно све што се мора знати о стању мачке (и о томе и како је гледање на њу променило). Тек када прочитамо информације неке од њих губимо.
„Оно што је занимљиво је да поступак очитавања бира једну од две врсте информација и потпуно брише другу“, рекао је Хофманн.
Ево како су описали свој рад у смислу Сцхродингерове мачке. Реците да је мачка још увек у кутији, али уместо да погледате унутра да утврдите да ли је мачка жива или мртва, поставили сте камеру ван оквира која може некако да слика унутар ње (ради мисаоног експеримента, занемарите чињеницу да физичке камере у ствари не раде тако). Једном када се слика направи, камера има две врсте информација: како се мачка променила као резултат снимања слике (што истраживачи називају квантном ознаком) и да ли је мачка жива или мртва после интеракције. Ниједна од тих информација још није изгубљена. И зависно од тога како се одлучите за "развијање" слике, преузимате један или други податак.
Помислите на новчић, Хофманн је рекао Ливе Сциенцеу. Можете одлучити да ли знате да ли је новчић одбачен или је тренутно глава или репови. Али не можете да знате обоје. Шта више, ако знате како је квантни систем промењен, и ако је та промена реверзибилна, тада је могуће вратити првобитно стање. (У случају новчића, вратите га назад.)
"Увек морате прво да узнемирите систем, али понекад то можете поништити", рекао је Хофманн. Што се тиче мачке, то би значило фотографисање, али уместо да је развијете да мачка јасно види, развијајући је на такав начин да мачку врати у мртво и живо стање удова.
Кључно је да избор очитавања долази са компромисом између резолуције мерења и њене сметње, који су потпуно једнаки, показује рад. Резолуција се односи на то колико се информација извуче из квантног система, а узнемиравање се односи на то колико је систем неповратно промењен. Другим речима, што више знате о тренутном стању мачке, то ћете више неповратно изменити.
"Оно што ме изненадило је да је могућност да се пониште сметње директно повезана с тиме колико информација добијете о опаженом", или физичкој количини коју они мере, рекао је Хофманн. "Математика је овде прилично тачна."
Иако је претходни рад указивао на помак између резолуције и поремећаја у квантном мерењу, овај рад је први који је квантификовао тачан однос, рекао је Мицхаел Халл, теоријски физичар са аустралијског националног универзитета, Ливе Сциенце у е-маилу.
"Колико знам, ниједан претходни резултат нема облик тачне једнакости која се односи на резолуцију и узнемиравање", рекао је Халл, који није био укључен у студију. "Ово чини приступ у новинама врло уредним."
