Home » Articole » Articole » Știință » Fizica » Experiențe » Experimentul de ștergere cuantică cu alegere întârziată

Experimentul de ștergere cuantică cu alegere întârziată

Un experiment de ștergere cuantică cu alegere întârziată, realizat pentru prima dată de Yoon-Ho Kim, R. Yu, S.P. Kulik, Y. H. Shih și Marlan O. Scully, și raportat la începutul anului 1998, este o elaborare a experimentului de ștergere cuantică, care încorporează concepte luate în considerare în experimentul de alegere întârziată al lui John Archibald Wheeler. Experimentul a fost conceput pentru a investiga consecințele deosebite ale binecunoscutului experiment cu dublă fante din mecanica cuantică, precum și consecințele inseparabilității cuantice.

Experimentul de ștergere cuantică cu alegere întârziată investighează un paradox. Dacă un foton se manifestă ca și cum ar fi venit printr-o singură cale către detector, atunci „bunul simț” (pe care Wheeler și alții îl contestă) spune că trebuie să fi intrat în dispozitivul cu dublă fante ca o particulă. Dacă un foton se manifestă ca și cum ar fi venit pe două căi care nu se pot distinge, atunci trebuie să fi intrat în dispozitivul cu dublă fantă ca o undă. În consecință, dacă aparatul experimental este schimbat în timp ce fotonul se află în mijlocul zborului, fotonul poate fi nevoit să-și revizuiască „angajamentul” anterior pentru a fi o undă sau o particulă. Wheeler a subliniat că atunci când aceste ipoteze sunt aplicate unui dispozitiv de dimensiuni interstelare, o decizie de ultim moment luată pe Pământ cu privire la modul de observare a unui foton ar putea modifica o situație stabilită cu milioane sau chiar miliarde de ani mai devreme.

În timp ce experimentele cu alegere întârziată ar putea părea să permită măsurătorilor făcute în prezent de a modifica evenimentele care au avut loc în trecut, această concluzie necesită asumarea unei perspective non-standard a mecanicii cuantice. Dacă un foton în zbor este în schimb interpretat ca fiind într-o așa-numită „suprapunere de stări” – adică dacă i se permite potențialul de a se manifesta ca particulă sau undă, dar în zborul său nu este nici una – atunci există nici un paradox de cauzalitate. Această noțiune de suprapunere reflectă interpretarea standard a mecanicii cuantice.

În experimentul de bază cu dublă fantă, un fascicul de lumină (de obicei de la un laser) este îndreptat perpendicular spre un perete străpuns de două deschideri paralele de fante. Dacă un ecran de detectare (orice de la o foaie de hârtie albă la un CCD) este pus pe cealaltă parte a peretelui cu dublă fantă (suficient de departe pentru ca lumina din ambele fante să se suprapună), se va observa un model de franjuri deschise și întunecate. , un model care se numește model de interferență. Alte entități la scară atomică, cum ar fi electronii, prezintă același comportament atunci când sunt dirijate către o fantă dublă. Prin scăderea suficientă a luminozității sursei, particulele individuale care formează modelul de interferență sunt detectabile. Apariția unui model de interferență sugerează că fiecare particulă care trece prin fante interferează cu ea însăși și, prin urmare, într-un anumit sens, particulele trec prin ambele fante simultan. Aceasta este o idee care contrazice experiența noastră de zi cu zi pentru obiecte discrete.

Un cunoscut experiment de gândire, care a jucat un rol vital în istoria mecanicii cuantice (de exemplu, a se vedea discuția cu privire la versiunea lui Einstein a acestui experiment), a demonstrat că dacă detectoarele de particule sunt poziționate la fante, arătând prin ce fantă un foton trece, modelul de interferență va dispărea. Acest experiment ilustrează principiul complementarității conform căruia fotonii se pot comporta fie ca particule, fie ca unde, dar nu pot fi observați simultan ca fiind atât o particulă, cât și o undă. Cu toate acestea, realizările tehnic fezabile ale acestui experiment nu au fost propuse până în anii 1970.

Informațiile despre calea și vizibilitatea franjelor de interferență sunt cantități complementare, ceea ce înseamnă că informațiile despre calea unui foton pot fi observate sau pot fi observate franjuri de interferență, dar nu pot fi observate ambele în aceeași încercare. În experimentul cu dublă fantă, înțelepciunea convențională a susținut că observarea traseului particulelor le-a perturbat inevitabil suficient pentru a distruge modelul de interferență ca urmare a principiului incertitudinii Heisenberg.

În 1982, Scully și Drühl au subliniat o alternativă de soluție la această interpretare. Ei au propus să salveze informațiile despre care fantă a trecut fotonul – sau, în configurația lor, din ce atom a fost reemis fotonul – în starea excitată a acelui atom. În acest moment, informațiile despre care cale este cunoscută și nu se observă nicio interferență. Cu toate acestea, se poate „șterge” această informație făcând atomul să emită un alt foton și să cadă în starea fundamentală. Acest lucru în sine nu va aduce tiparul de interferență înapoi, informațiile despre care cale poate fi extrasă dintr-o măsurătoare adecvată a celui de-al doilea foton. Cu toate acestea, dacă cel de-al doilea foton este măsurat într-un loc în care ar putea ajunge la fel de probabil de la oricare dintre atomi, aceasta „șterge” cu succes informațiile despre care cale. Fotonul original ar arăta acum modelul de interferență (poziția marginilor sale depinde de locul exact în care a fost observat cel de-al doilea foton, astfel încât în ​​statisticile totale rezultă o medie și nu se văd franjuri). Din 1982, mai multe experimente au demonstrat validitatea acestei așa-numite „ștergere” cuantice.

(Include texte traduse și adaptate din Wikipedia de Nicolae Sfetcu)

Fizica fenomenologică - Compendiu - Volumul 2
Fizica fenomenologică – Compendiu – Volumul 2

Descoperă universul fizicii printr-o perspectivă fenomenologică captivantă!

Nu a fost votat 47.84 lei167.60 lei Selectează opțiunile Acest produs are mai multe variații. Opțiunile pot fi alese în pagina produsului.
Fizica fenomenologică - Compendiu - Volumul 1
Fizica fenomenologică – Compendiu – Volumul 1

O explorare cuprinzătoare a fizicii, combinând perspective teoretice cu fenomene din lumea reală.

Nu a fost votat 47.84 lei167.60 lei Selectează opțiunile Acest produs are mai multe variații. Opțiunile pot fi alese în pagina produsului.
Mecanica cuantică fenomenologică
Mecanica cuantică fenomenologică

Intră în lumea fascinantă a mecanicii cuantice. Nu rata ocazia de a explora frontierele științei!

Nu a fost votat 23.89 lei104.96 lei Selectează opțiunile Acest produs are mai multe variații. Opțiunile pot fi alese în pagina produsului.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *