Hvordan kvante Zeno -effekten påvirker Schroedingers kat

Du har sikkert hørt om Schrödingers kat, som berømt er fanget i en kasse med en mekanisme, der aktiveres, hvis et radioaktivt atom forfalder, frigiver stråling. Handlingen med at kigge i boksen kollapser atomets bølgefunktion - den matematiske beskrivelse af dens tilstand - fra en "superposition" af tilstande til en bestemt tilstand, som enten dræber katten eller lad den leve en anden dag.

Men vidste du, at hvis du kigger ind i kattekassen ofte - tusinder af gange i sekundet - kan du enten forsinke det skæbnesvangre valg eller, omvendt, fremskynde det? Forsinkelsen er kendt som kvante-Zeno-effekten og accelerationen som kvante-anti-Zeno-effekten.

Quantum Zeno -effekten blev navngivet analogt med pilparadokset, der blev udtænkt af den græske filosof Zeno:På et givet tidspunkt, en pil i flugt er ubevægelig; hvordan kan den så bevæge sig? Tilsvarende hvis et atom løbende kunne måles for at se, om det stadig er i sin oprindelige tilstand, det ville altid findes at være i den tilstand.

Både Zeno og anti-Zeno effekterne er virkelige og sker med virkelige atomer. Men hvordan fungerer dette? Hvordan kan måling enten forsinke eller fremskynde henfaldet af det radioaktive atom? Hvad er "måling, " alligevel?

Fysikerens svar er, at for at få oplysninger om et kvantesystem, systemet skal være stærkt koblet til miljøet i en kort periode. Så målet med måling er at indhente oplysninger, men den stærke kobling til miljøet betyder, at målehandlingen også nødvendigvis forstyrrer kvantesystemet.

Men hvad nu hvis systemet blev forstyrret, men der ikke blev videregivet oplysninger til omverdenen? Hvad ville der så ske? Ville atomet stadig vise Zeno og anti-Zeno effekter?

Kater Murchs gruppe ved Washington University i St. Louis har undersøgt disse spørgsmål med et kunstigt atom kaldet en qubit. For at teste målingens rolle i Zeno -effekterne, de udtænkte en ny type måleinteraktion, der forstyrrer atomet, men intet lærer om dets tilstand, som de kalder en "kvasimåling".

De rapporterer i 14. juni, 2017, udgave af Fysisk gennemgangsbreve at kvasimålinger, som målinger, forårsage Zeno -effekter. Den nye forståelse af målingens art i kvantemekanik kan muligvis føre til nye måder at kontrollere kvantesystemer på.