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
Каждое третье убийство
Центральную и Южную Америку захлестнула волна насильственных преступлений
Владимир Путин и Синдзо Абэ«Мы с Владимиром хотим идти рука об руку»
Из десятков намеченных планов Абэ и Путин пока готовы реализовать только один
Ни один еврей не пострадал
Исследователи зафиксировали падение уровня антисемитизма
Эрдоган, Аллах и Россия
Стоит ли бояться исламизации Турции
Китайский авианосец
Как Пекин обзавелся собственной длинной палубой
Российский разведывательный корабль «Лиман»Тоголезский скотовоз и секреты Родины
Что известно об аварии на входе в Босфор
Денис СугробовБескорыстный мотив
Что известно о самом загадочном уголовном процессе — деле генерала Сугробова
Авторитет лазерный
Как профессор зарабатывал на контрафактной медицинской технике нового поколения
Ракета-носитель «Союз-2.1а» в монтажно-испытательном корпусе на территории технического комплекса космодрома ВосточныйВсем спасибо, все свободны
Почему космодром Восточный оказался не нужен России
Северная полярная область Меркурия характеризуется резкими перепадами температур (50-400 кельвинов) и наличием в кратерах водяного льдаОсталось недолго
Как умирает ближайшая к Солнцу планета
Waaagh!
Реки крови и бесконечная война: рецензия на Warhammer 40,000: Dawn of War III
Красный лев Троцкий на могиле контрреволюции, из серии карикатур Виктора Дени. РСФСР, 1922 год«Он воспламенял народные массы»
Как Лев Троцкий обеспечил победу большевиков в 1917 году
Комби-удар
Выясняем, как обновленная «Октавия» ведет себя на российских дорогах
Автомобили года в России
Россияне выбрали лучшие машины 2017 года в 23 классах
Сельхозтехника с паровыми двигателями
Самые интересные паровые машины для работы в поле
Самые выдающиеся французские машины
10 автомобилей из Франции, ставших культовыми
Чудеса селекции
Что получится, если скрестить квартиру с дачей: опыт россиян
Шведы поневоле
Исповедь россиянина, живущего в групповой семье
Добро пожаловать в рай
Жилье в Крыму: новую квартиру на полуострове можно купить за миллион рублей
Сносное настроение
Демонтаж жилых домов в Москве: что нужно знать
Вышка светит
Как выглядит частный особняк, побивший мировой рекорд этажности