Atvirkštinė superpozicija įmanoma: „Schrödingerio katinas“ gali stebėti stebėtoją

Schrödingerio katinas – garsusis mintinis eksperimentas, kurį 1935 metais sugalvojo austrų fizikas Erwinas Schrödingeris, siekdamas pademonstruoti kvantinės superpozicijos paradoksiškumą. Šiame eksperimente katinas uždaromas dėžėje su radioaktyvaus spinduliavimo šaltiniu, jutikliu ir nuodų flakonu. Jutikliui užfiksavus spinduliavimą, flakonas sudūžta ir katinas žūva. Jei ne, katinas lieka gyvas. Vadovaudamiesi kvantinio pasaulio mechanika, kol neatidarysim dėžės ir nepažiūrėsim į katiną, jis yra superpozicijos būsenoje – tuo pat metu ir miręs, ir gyvas. Jo likimą nulemia tik stebėjimas.

„Bing image creator“ nuotr.

O kas bus, jei šį eksperimentą apversime? Jei katinas stebės mus, o ne mes jį? Būtent tai atliko fisikai iš Queenslando universiteto Australjoje. Jie sukūrė kvantinę sistemą, kurioje katino vaidmenį atlieka atomas, o stebėtojo – šviesa. Atomas gali būti dviejų būsenų: bazinės ir sužadintos. Šviesa gali būti dviejų poliarizacijų: horizontalios ir vertikalios. Jeigu šviesa pataiko į atomą, šio būsena gali pasikeisti. Tačiau ir atomas gali pakeisti šviesos poliarizaciją.

Fizikai paruošė superpozicijos būsenos – bazinės ir sužadintos tuo pat metu – atomą. Paskui parengė superpozicijos būsenos – horizontalios ir vertikalios tuo pat metu – šviesą. Paskui jie pasiuntė šviesą per atomą ir išmatavo jo poliarizaciją. Paaiškėjo, kad šviesa buvo superpozicijos būsenos, iki kol atomas „pažiūrėjo“ į ją. Tada šviesa „kolapsavo“ į vieną iš dviejų būsenų: horizontalią ar vertikalią. Tai yra, savo stebėjimu atomas nustatė šviesos būseną.

Tai eksperimentiškai patvirtina, kad kvantinė mechanika veikia į abi puses: ne tik stebėtojas veikia objektą, bet ir objektas veikia stebėtoją. Dar tai demonstruoja, kad stebėtojo vaidmenį gali atlikti nebūtinai žmogus ar koks sudėtingas prietaisas. Užtenka tokio paprasto kvantinio objekto, kaip atomas ar fotonas.

Šis eksperimentas atveria naujas kvantinės mechanikos tyrimo ir taikymo galimybes. Pavyzdžiui, jis gali padėti sukurti efektyvesnius kvantinius kompiuterius, kuriuose superpozicija naudojama lygiagretiems skaičiavimams. Jis gali padėti suprasti, kaip kvantinė mechanika didesniu masteliu pereina į klasikinę. Ir, galbūt, gali padėti išspręsti Schrödingerio katino paradoksą, kuris lig šiol lieka viena iš paslaptingiausių ir patraukliausių fizikos problemų.

Šaltinis: ixbt.com / https://scitechdaily.com/