Будущее влияет на прошлое в квантовом мире
Опыт продемонстрировал, что анализ прошлого и будущего квантовой совокупности «предвещает» ее состояние более совершенно верно, чем легко анализ будущего. Сложно?
Давайте разберемся. Мы так привыкли к детективным историям, что кроме того не подмечаем, как создатель играется со временем.
В большинстве случаев убийство происходит до середины книги, но читателю видно лишь тёмное пятно, и, в большинстве случаев, он определит, что произошло, лишь на последней странице.
В случае если оторвать из книги последнюю страницу, как вычисляет физик Катер Марч из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, как читатель лучше осознает, что произошло: дочитав до момента с оторванной страницей либо прочтя всю книгу полностью? Ответ через чур очевиден при с детективом, но далеко не так легко в мире квантовой механики, где неопределенность есть фундаментальной, а не привлеченной для эйфории чтения.
Кроме того если вы понимаете все, что квантовая механика может поведать о квантовой частице, говорит Марч, вы не имеете возможность с уверенностью угадать финал несложного опыта по измерению ее состояния. Все, что может предложить квантовая механика, это статистическая возможность вероятных результатов.
Расхожее вывод гласит, что эта неопределенность представляет собой не недостаток теории, а скорее природный факт. Состояние частицы не просто неизвестно, а воистину не выяснено до измерения.
Акт измерения сам по себе заставляет частицы коллапсировать до определенного состояния.
В издании Physical Review Letters, выпуск которого состоится 13 февраля, Катер Марч обрисовывает метод сузить шансы на успешное определение. Объединив данные об эволюции квантовой совокупности по окончании точки отсчета с информацией об ее эволюции до этого времени, физик в лаборатории смог сузить шансы на верное определение состояния совокупности из двух с 50/50 до 90/10.
Это как если бы то, что мы делали сейчас, поменяло вчерашнее. И, как направляться из данной аналогии, результаты опыта имеют ужасное значение для времени и причинности — по крайней мере в микроскопическом мире квантовой механики.
Измерение фантома
До недавнего времени физики имели возможность изучить квантово-механические особенности отдельных частиц лишь в ходе мысленных опытов, потому, что каждая попытка замечать их напрямую приводила к тому, что частицы прятали собственные загадочные квантовые особенности.
В 1980-90 годах физики изобрели устройства, разрешавшие им измерять эти хрупкие совокупности так с опаской, что те кроме того не коллапсировали неожиданно до определенного состояния. Устройство, которое применял Марч, представляет собой несложный сверхпроводящий контур, что входит в квантовое пространство, в то время, когда охлаждается практически до полного нуля.
Команда Марча применяла два нижних энергетических уровня этого куба, главное и возбужденное состояние, в собственной модели квантовой совокупности. Между этими двумя состояниями имеется нескончаемое число квантовых состояний, каковые представляют собой суперпозиции, либо комбинации, главного и возбужденного состояний.
Квантовое состояние цепи обнаруживается методом помещения ее в микроволновую коробку. Пара микроволновых фотонов отправляются в коробку, где их квантовые поля взаимодействуют со сверхпроводящим контуром.
В то время, когда фотоны покидают коробку, они несут данные о квантовой совокупности.
Принципиально важно подчернуть, что эти «не сильный», внерезонансные измерения не тревожат кубит, в отличие от «сильных» измерений с фотонами, каковые в резонансе с отличием энергий между двумя состояниями, выбивающем цепь в одно либо второе состояние. Квантовая угадайка В работе Марч обрисовывает квантовую угадайку с кубитом:
«Всегда мы начинаем с помещения кубита в суперпозицию из двух состояний, — говорит он. — После этого проводим сильное измерение, но прячем итог, продолжая следить за совокупностью со не сильный измерениями».
После этого ученые пробуют предугадать скрытый итог, как будто бы версию убийства, которая осталась на оторванной странице детектива.
«Расчеты на будущее с применением уравнения Борна, каковые высказывают возможность нахождения совокупности в определенном состоянии, гарантируют вам шансы на верный ответ в 50% случаев, — говорит Марч. — Но вы кроме этого имеете возможность посчитать его напротив, применяя определенный матричный эффект. Легко заберите все уравнения и переверните.
Они будут трудиться и вы имеете возможность траекторию назад. Так, в случае если посмотреть на обратную и впередиидущую траектории и взвесить их данные в равной степени, мы возьмём некоторый прогноз задним число, либо ретродикцию».
Увлекательного в этом ретрогнозе (вместо прогноза) то, что он на 90% точен. В то время, когда физики удостоверились в надежности его по сохраненным измерениям раннего состояния совокупности, они предугадали в 9 случаях из 10.
Вниз по кроличьей норе
Квантовая угадайка может понадобиться в разработке квантовых квантового управления и компьютеров открытыми совокупностями наподобие химических реакций, сделав их более надежными. Кроме этого она может иметь последствия для более глубоких неприятностей в физике.
С одной стороны, она предполагает, что в квантовом мире время течет назад и вперед, в то время как в хорошем мире оно течет лишь вперед.
«Я всегда считал, что измерение должно решать вопрос временной симметрии в квантовой механике, — говорит Марч. — В случае если мы измеряем частицу в суперпозиции состояний и она коллапсирует в одно из двух состояний, что ж, похоже на то, что данный процесс — перемещение времени вперед».
Но опыт с квантовой угадайкой вернул симметрию времени. Улучшенные шансы на прогноз означают, что квантовое состояние каким-то образом объединяет данные из будущего и прошлого.
И это указывает, что время в квантовом мире представлено двуглавой стрелой.
«Неясно, из-за чего в реальности, складывающемся из множества частиц, время движется лишь вперед и энтропия постоянно возрастает, — говорит Марч. — Но многие трудятся над данной проблемой, и пологаю, что она будет решена через несколько лет».
Однако существует ли в мире, где время симметрично, такие вещи, как следствие и причина? Дабы узнать это, Марч предлагает запустить опыт с кубитом, что создаст петли обратной связи (следствий и цепочки причин), и попытаться запустить их вперед и назад. «На один таковой опыт уйдет 20-30 мин., пара недель на исследование и год на попытки и почёсывание репы осознать, сошли мы с ума либо нет.
В любом случае меня утешает тот факт, что у нас имеется настоящие и настоящий эксперимент эти».
По данным Physical Review Letters
Источник: earth-chronicles.ru
Тайны квантовой физики
