Эксперимент «поправил» принцип неопределённости Гейзенберга
Александр Березин — 10 сентября 2012 года, 17:43
Физики из Университета Торонто показали, что Вернер Гейзенберг был чересчур пессимистичен, формулируя в 1927 году свой принцип неопределённости — краеугольный камень квантовой механики. Исследователи из Университета Торонто (Канада) продемонстрировали, что Вернер Гейзенберг был излишне пессимистичен, формулируя в 1927 году свой принцип неопределённости (ПНГ), считающийся краеугольным камнем квантовой механики. Физикам удалось оценить поляризацию фотона, практически не повлияв на него, при помощи так называемого слабого измерения. Напомним: согласно ПНГ, у частицы одновременно не могут быть точно измерены положение и скорость (импульс). Этот же принцип устанавливает и теоретически возможный предел точности для квантовых измерений. В одной из формулировок он гласит: невозможно одновременно точно измерить импульс частицы и её координаты, а произведение неопределённости измерений этих величин всегда будет больше редуцированной (приведённой) постоянной Планка. Иными словами, бытие существует не в детерминистической форме, а скорее как набор вероятностей. Например, общая картина миллионов фотонов, рассеивающихся через щель, может быть вычислена при помощи квантовой механики, но точный путь (траекторию) каждого фотона нельзя предсказать никаким известным методом.
Ли Розема (справа), ведущий автор исследования, и его соавтор Дилан Малер у экспериментальной установки.
(фото Dylan Mahler).
Проведённые канадцами эксперименты основывались на нескольких недавних теоретических достижениях. Так, в 2003 году физик Масанао Одзава, посчитав, что принцип неопределённости Гейзенберга не относится к измерению, смог предложить лишь косвенный метод проверки своей гипотезы. В 2012-м в ряде опытов эта мысль, казалось бы, была подтверждена: слабое измерение действительно может разрешить проблему определения параметров одиночного фотона без внесения слишком больших возмущений самим фактом измерения. Однако осталось главное препятствие: для получения при помощи слабого измерения актуальной информации о подвергающейся ему частице фактически требовался маленький квантовый компьютер, то есть нечто, пока недоступное на практике. Чтобы обойти это препятствие, авторы нынешней работы вместе со слабым измерением применили сильно запутанное кластерное состояние кубитов. Для получения адекватной информации о поляризации фотона без оказания на него существенного воздействия проводились слабые измерения в отношении одного фотона до его попадания в основной аппарат, после чего на выходе из аппарата реализовывалось вторичное слабое измерение. В итоге было обнаружено, что соотношение точности измерения и возмущения для такого двойного слабого измерения ниже, чем это следует из гейзенберговского соотношения точности измерений и уровня возмущений. Полученные результаты могут серьёзно повлиять на всю квантовую механику и ряд её практических приложений — к примеру, на теорию и практику квантовых компьютеров.
Подготовлено по материалам Торонтского университета.
............................................................................................... Слабое измерение Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Основная статья: Измерение (квантовая механика)
Слабые измерения являются типом квантово-механического измерения, где измеряемая система слабо связана с измерительным прибором. После слабого измерения указатель измерительного прибора оказывается смещённым на так называемую «слабую величину». В результате слабого измерения система оказывается не сильно измененной. Идея слабых измерений и слабых величин была предложена Якиром Аароновым, Давидом Альбертом и Львом Вайдманом в 1988 году[1].
Она особенно полезна для получения информации о до- и после-избранных системах, описываемых двухуровневым векторным формализмом. Это послужило основной причиной изобретения слабых измерений Аароновым и соавторами. Сильное измерение приводит к сильному возмущению системы, изменяет её настоящее и последующие состояния. Слабое, невозмущающее измерение может быть использовано для изучения эволюции подобных систем. При этом следует отметить, что в квантовой механике принято считать, что любые измерения изменяют состояние наблюдаемого объекта. Слабые измерения способны показывать поведение большого количества частиц в одинаковом состоянии, но не могут предоставлять информацию об отдельных частицах.
Если и являются до- и после-избранными квантово-механическими состояниями.
То слабая величина наблюдаемой величины Â определяется как:
Слабая величина наблюдаемой величины становится бесконечно большой, когда после-избранное состояние, становится ортогональным до-избранному состоянию. Подобрав таким образом до- и после-избранные состояния, можно получить произвольно большую слабую величину, и таким образом усилить обычно малые эффекты.
"Слабые измерения являются типом квантово-механического измерения, где измеряемая система слабо связана с измерительным прибором. После слабого измерения указатель измерительного прибора оказывается смещённым на так называемую «слабую величину»" Это напоминает измерение АЧХ высокодобротных ВЧ-контуров: приходится применять не только усилители с большим входным сопротивлением, но и резко снижать связь с измеряемым контуром, компенсируя слабость сигнала высоким коэффициентом усиления усилителя! Аналогия не такая уж слабая, если учесть:"Слабые измерения способны показывать поведение большого количества частиц в одинаковом состоянии," А камера Вильсона работает над "соотношением неопределенностей"!?
Собирался открыть тему именно в плане несоразмерности инструментов измерения и измеряемых объектов! Оказывается подобные сомнения и физиков одолевают! Однако позиции Гейзенберга довольно крепки:"Слабые измерения способны показывать поведение большого количества частиц в одинаковом состоянии, но не могут предоставлять информацию об отдельных частицах." Соотношение неопределённостей должно сработать и в макромире: попробуем определить параметры человека при помощи снаряда: место точно определим, а остальное......??? Это конечно же гипербола, но по сути, верно! Так что это соотношение не есть свойство микромира!
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи. [ Регистрация | Вход ]
Озарение.
и 
являются до- и после-избранными квантово-механическими состояниями.
0