Hvordan ser en kvantepartikel verden?

Forskere ved universitetet i Wien undersøger relevansen af ​​kvantereferencerammer for verdens symmetrier

Ifølge et af de mest grundlæggende principper inden for fysik, en observatør på et tog i bevægelse bruger de samme love til at beskrive en bold på perronen som en observatør, der står på perronen - fysiske love er uafhængige af valget af en referenceramme. Referencerammer som toget og platformen er fysiske systemer og følger i sidste ende kvantemekaniske regler. De kan være, for eksempel, i en kvantetilstand med superposition af forskellige positioner på én gang. Så, hvordan ville beskrivelsen af ​​bolden se ud for en observatør på sådan en "kvanteplatform"? Forskere ved universitetet i Wien og det østrigske videnskabsakademi viste, at om et objekt (i vores eksempel, bolden) viser kvanteegenskaber afhænger af referencerammen. De fysiske love, imidlertid, er stadig uafhængige af det. Resultaterne offentliggøres i Naturkommunikation .

Fysiske systemer er altid beskrevet i forhold til en referenceramme. For eksempel, en bold, der hopper på en jernbaneplatform, kan observeres enten fra selve perronen eller fra et forbipasserende tog. Et grundlæggende princip i fysik, princippet om generel samvittighed, fastslår, at fysikkens love, der beskriver boldens bevægelse, ikke afhænger af observatørens referenceramme. Dette princip har været afgørende i beskrivelsen af ​​bevægelse siden Galileo og centralt for udviklingen af ​​Einsteins relativitetsteori. Det indebærer oplysninger om symmetrier af fysikkens love set fra forskellige referencerammer.

Referencerammer er fysiske systemer, som i sidste ende følger kvantemekaniske regler. En gruppe forskere ledet af Časlav Brukner ved universitetet i Wien og Institut for Quantum Optik og Quantum Information (IQOQI-Wien) fra det østrigske videnskabsakademi har spurgt sig selv, om det er muligt at formulere fysikkens love fra visning af en observatør "knyttet" til en kvantepartikel og for at introducere en kvante -referenceramme. De var i stand til at demonstrere, at man kan betragte ethvert kvantesystem som en kvante -referenceramme. Især når en observatør på toget ser perronen i en superposition af forskellige positioner på én gang, en observatør på perronen ser toget i en superposition. Som en konsekvens, det afhænger af observatørens referenceramme, om et objekt som f.eks. bolden udviser kvante- eller klassiske egenskaber.

Forskerne viste, at princippet om sammenhæng udvides til at omfatte sådanne kvante referencerammer. Det betyder, at fysikkens love bevarer deres form uafhængigt af valget af kvantereferencerammen. "Vores resultater tyder på, at verdens symmetrier skal udvides på et mere grundlæggende niveau, "siger Flaminia Giacomini, hovedforfatter til papiret. Denne indsigt kan spille en rolle i samspillet mellem kvantemekanik og tyngdekraft - et regime, der for det meste stadig er uudforsket - da det i dette regime forventes, at den klassiske opfattelse af referencerammer ikke vil være tilstrækkelig, og at referencerammer skal være fundamentalt kvante.