Eksperimentel demonstration af måleafhængige realiteter mulig, siger forsker

Skobutikker sælger en række forskellige skostørrelser for at imødekomme forskellige fodstørrelser - men hvad hvis både skoen og fodstørrelsen var afhængig af, hvordan den blev målt? Den seneste udvikling inden for kvanteteori tyder på, at de tilgængelige værdier for en fysisk mængde, såsom en fodstørrelse, kan afhænge af den type måling, der bruges til at bestemme dem. Hvis fødderne var underlagt kvantemekanikkens love, fodstørrelse vil afhænge af markeringerne på et fodmål for at finde den bedste pasform - på målingstidspunktet - og selvom markeringerne blev ændret, målingen kunne stadig være præcis.

I kvantemekanik, "størrelsen" af en fysisk størrelse er mere undvigende end fodlængden, fordi uundgåelige usikkerheder i et kvantsystems historie gør det svært at bekræfte målingen på grund af det, der kaldes usikkerhedsprincippet. I det væsentlige, det er umuligt at kende de reelle egenskaber, som et kvantesystem havde før målingen. Der er ikke en måde at prøve skoen på efter målingen - før nu. En forsker ved Hiroshima University har muligvis fundet en løsning på problemet, med mulige konsekvenser for nye kvanteinformationsteknologier, såsom kvantekommunikation og kvanteberegning.

Holger F. Hofmann, professor i Graduate School of Advanced Science and Engineering, Hiroshima Universitet, offentliggjorde sin tilgang den 3. februar i Fysisk gennemgangsforskning .

Ifølge Hofmann, en qubit - grundenheden for kvanteinformation - kan bruges som en ekstern sonde til at teste præcisionen af ​​en måling af en fysisk egenskab i dens oprindelige kvantesystem. Sonden interagerer svagt, oprette en hukommelse af den fysiske egenskab, der automatisk krypteres af qubit. Den kvantekrypterede en qubit hukommelse kan bruges til at evaluere præcisionen af ​​en efterfølgende måling. Et feedback -design gør det muligt for den senere måleværdi at slette kvantehukommelsen, der er kodet på probekvbit. Hvis hukommelsen er helt slettet uden spor, Hofmann sagde, måleresultaterne skal have været præcise hver gang målingen blev udført.

Denne eksperimentelle procedure til at undersøge mængden af ​​usikkerhed i et måleresultat gør det muligt for forskere at demonstrere, at forskellige målinger nøjagtigt kan bestemme den samme fysiske egenskab af et kvantesystem før målingen skete - selv når værdierne af den fysiske egenskab ændres baseret på måleproceduren , ifølge Hofmann.

"Kvantemekanik beskriver fysiske systemer som mystiske 'superpositioner' af muligheder, der tilsyneladende kun 'kollapser' i virkeligheden, når en måling adskiller de forskellige muligheder, "Sagde Hofmann, med henvisning til tanken om, at blot observation grundlæggende ændrer et system. "Der har været mange forsøg på at finde ud af, hvad der er, når ingen kigger, og mit arbejde bygger på disse tidligere forsøg. "

Hofmann bemærkede, at disse forsøg involverer umålelige, usynlige usikkerheder, gør det svært at besvare eventuelle spørgsmål om virkelighedens grundlæggende karakter.

"Der er stadig meget at gøre, og jeg håber, at mange medlemmer af kvantemålesamfundet vil deltage i at udvikle de nødvendige teoretiske rammer, "Sagde Hofmann." Fysik bør være baseret på observerbare fænomener, men, underligt nok, de begreber, der bruges i kvantemekanik, er ikke. "