Физики нашли способ поймать «квантового Чеширского Кота»

Чеширский Кот (иллюстрация Джона Тенниела)
Чеширский Кот (иллюстрация Джона Тенниела)

Группа британских и израильских исследователей разработала методику эксперимента, который позволяет изучить феномен «квантового Чеширского Кота». Ученые надеются понять то, каким образом можно увидеть свойства частицы отдельно от нее самой. Подробности приводит Phys.org со ссылкой на статью физиков в New Journal of Physics.

Суть эффекта заключается в том, что определить поляризацию фотона за счет его квантовой природы можно там, где этого фотона в принципе быть не должно. В опыте (его схема была предложена ранее) фигурирует лазерный луч, который разделяется на две части: условно их можно назвать левой и правой соответственно. Установку можно настроить так, что из-за поляризации фотон не сможет отразиться так, чтобы попасть в правую часть. При этом детектор, установленный в правом канале, поляризацию определит. Это связано с особенностями понятия «наблюдаемое» в квантовой механике и явлением нелокальности. Типичным примером такой нелокальности может служить явление квантовой запутанности.

Физики использовали название «Чеширский Кот», так как этот персонаж «Алисы в стране чудес» был котом, от которого иногда оставалась только улыбка. Регистрация поляризации фотона без обнаружения фотона аналогична наблюдению улыбки кота без самого кота: как отмечают сами ученые, это очевидное противоречие здравому смыслу. Чтобы выяснить его природу, исследователи ранее предлагали использовать детектор, который способен обнаружить фотон и одновременно определить его поляризацию. Но теоретические расчеты показали, что такая схема на самом деле поменяет условия проведения опыта так, что свет сможет пройти по правому пути. Поэтому она непригодна для проверки эффекта «Чеширского Кота».

В новой работе предлагается использовать так называемые слабые измерения. Это означает, что фотон и его поляризация обнаруживаются без изменения их квантового состояния. Чтобы осуществить подобное измерение можно использовать простую стеклянную пластину, поставленную поперек левого пути под небольшим углом и вместо однопиксельного детектора взять ПЗС-матрицу: устройство, которое используется в цифровых фотокамерах как светочувствительный элемент. Если свет пройдет в таком опыте по левому пути, то он за счет преломления отклонится в сторону и пятно на детекторе сдвинется вверх: а если по правому, то сдвиг будет не виден. Это и есть слабое измерение, поскольку фотон в процессе не разрушается и его поляризация при проходе через пластинку не меняется.

Ученые предсказывают, что «Чеширского Кота» можно будет заметить в новой схеме опыта, который позволит, наконец, реализовать умозрительный эксперимент на практике. Более того, эффект можно продемонстрировать и на примере электронов, только в таком случае поляризацию частиц придется заменить на ориентацию спина.

В силу технических ограничений провести пока опыт с электронами невозможно, но фотонная версия эксперимента допускает реализацию в современных лабораториях. И на случай подтверждения эффекта авторы новой работы нашли «Чеширскому Коту» ряд практических приложений. В частности, измерение заряда отдельно от частиц может повысить точность других научных экспериментов.

Слабые измерения, позволяющие определить те или иные параметры частиц без того, чтобы вызвать коллапс волновой функции, активно изучаются в контексте квантовых вычислительных систем. Для квантового компьютера важно контролировать состояние системы без его нарушения, так как это повышает стабильность вычислений.

Обсудить
00:06 Сегодня
Арест Временного правительства

«Главным был вопрос о войне»

Как Временное правительство довело Россию до революции: спецпроект «Ленты.ру»
00:10 15 ноября 2016

Зина без резины

Как геи, солдаты и проститутки разнесли ВИЧ по СССР
Сергей Лавров и Джон Керри, архивВ центре внимания
Почему Лавров стал самым популярным политиком на СМИД ОБСЕ в Гамбурге
«Верните наше будущее!»
О чем мечтают альтернативные правые — друзья Трампа и враги политкорретности
От ковбоя до рака легких
Сложная история отношений американцев и табачной продукции
Крым с навигатором и без
Как туристы верят спутникам, а местные жители над ними смеются
Рыночные отношения
Лучшие рождественские ярмарки Европы
Просто ми-ми-ми
Победители фотопремии Nature Photographer of the Year
Подмосковные вечера
Как провести каникулы недалеко от российской столицы
Дженис ЙостимаСама себе модель
История успеха девушки из провинции с миллионом подписчиков в сети
Повторяй за мной
Чернокожая модель восстала против стандартов красоты
Мохаммед, похититель Рождества
Елки и Санта-Клаусы в Европе оказались в опале
Кровавая пенсия
Чем занимаются знаменитые преступники, ушедшие на покой
Видео: Самый быстрый «МАЗ»
Дакаровский «МАЗ», десантный корабль на воздушной подушке и заброшенная авиабаза
Кёрлинг по-крупному
Массовые аварии и другие скользкие видео в честь прихода зимы
Самые продаваемые автомобили в России
25 самых популярных автомобилей ноября 2016 года
Чех, два японца и кореец: выбираем лучший компактный седан
Длительный тест четырех компактных седанов. Часть 3
От роддома до могилы
Тайны фамильных особняков, в которых живут поколения фермеров и журналистов
Извращенные вкусы
Откровения риелторов о клиентах-геях, богеме, политиках и шизофрениках
Пассажиры в зале ожидания в аэропорту СочиКвартирный вопрос их испортил
Как обманывают приезжих нечистоплотные москвичи
Халявщики и партнеры
Застройщики и банки шокируют заемщиков ипотечными условиями