В квантовом мире будущее оказывает влияние на прошедшее

    Опыт проявил, что анализ минувшего и грядущего квантовой системы «предсказывает» ее состояние наиболее определенно, чем ординарно анализ грядущего. Мудрено? Давайте разберемся. Мы так привыкли к детективным историям, что даже и не замечаем, как только создатель играется с течением времени. Привычно убийство происходит перед началом середины книжки, однако читателю видно лишь темное пятно, и, обычно, он познает, что случилось, лишь на крайней вебстранице.

    В квантовом мире будущее оказывает влияние на прошлое

    Ежели вырвать из книжки последнюю вебстраницу, как только полагает физик Катер Марч из Вашингтонского вуза в Сент-Луисе, как только читатель предпочтительнее постигнет, что случилось: дочитав перед началом момента с вырванной страничкой либо прочитав всю книжку полностью? Ответ очень очевиден в случае с детективом, однако далековато и не эдак ординарно во всем мире квантовой механики, где неопределенность является базовой, а уж и не завлеченной для радости прочтения.

    Даже ежели вы понимаете все, что квантовая механика может поведать об квантовой крупице, разговаривает Марч, вы и не сможете с уверенностью предсказать финал элементарного опыта по измерению ее состояния. Все, что может предложить квантовая механика, это же статистическая возможность потенциальных результатов.

    Расхожее воззрение говорит, что эта неопределенность воображает собой и не недостаток теории, а уж быстрее природный факт. Состояние крупицы не попросту непонятно, а уж поистине и не определено перед началом измерения. Акт измерения сам по самому себе принуждает крупицы коллапсировать перед началом конкретного состояния.

    В журнальчике Physical Review Letters, выпуск коего состоится 13 февраля, Катер Марч определяет метод сузить шансы на удачное распознавание. Объединив информацию о эволюции квантовой системы опосля точки отсчета с информацией о ее эволюции прежде времени, физик в лаборатории сумел сузить шансы на верное распознавание состояния системы из двух с 50/50 перед началом 90/10.

    Это же как только если б то, что мы выполняли сейчас, изменило вчерашнее. И, следовательно из данной аналогии, результаты опыта имеют стршное значение для времени и причинности — по последней мере в микроскопичном мире квантовой механики.

    Измерение фантома

    Перед началом недавнешнего времени физики могли обследовать квантово-механические характеристики отдельных частиц исключительно в процессе мысленных тестов, так как неважно какая попытка следить них впрямую приводила к тамошнему, что крупицы прятали свои загадочные квантовые характеристики.

    В 1980-90 годах физики изобрели прибора, позволявшие им же мерить эти хрупкие системы эдак осторожно, что те самый даже и не коллапсировали неожиданно перед началом конкретного состояния. Прибор, которое употреблял Марч, воображает собой простейший сверхпроводящий контур, который заходит в квантовое место, когда охлаждается практически перед началом абсолютного нуля. Команда Марча употребляла два нижних энергетических уровня сего куба, главное и возбужденное состояние, в собственной фотомодели квантовой системы. Меж этими двумя состояниями существуют нескончаемое число квантовых состояний, кои воображают собой суперпозиции, либо композиции, основного и возбужденного состояний.

    Квантовое состояние цепи находится методом помещения ее в микроволновую коробочку. Несколько микроволновых фотонов отправляются в коробочку, где них квантовые поля ведут взаимодействие со сверхпроводящим контуром. Когда фотоны покидают коробочку, они несут информацию об квантовой системе.

    Немаловажно отметить, что эти «слабые», внерезонансные измерения и не тревожат кубит, в отличие от «сильных» измерений с фотонами, кои в резонансе с различием энергий меж двумя состояниями, выбивающем цепь в одно либо альтернативное состояние.

    Квантовая угадайка

    В работе Марч определяет квантовую угадайку с кубитом:

    «Всякий раз мы начинаем с помещения кубита в суперпозицию из двух состояний, — говорит он. — Затем проводим мощное измерение, однако прячем итог, продолжая следить за системой со малосильными измерениями».

    Потом ученые пробуют угадать секретный итог, как будто версию убийства, которая осталась на вырванной вебстранице детектива.

    «Расчеты на будущее с применением уравнения Борна, кои выражают возможность нахождения системы в конкретном состоянии, гарантируют для вас шансы на верный ответ в 50% случаев, — разговаривает Марч. — Но вы а также сможете посчитать его напротив, используя конкретный матричный спецэффект. Ординарно возьмите все уравнения и переверните. Они будут ишачить и вы сможете ординарно запустить линию движения назад».

    «Таким образом, ежели посмотреть на противоположную и впередиидущую линии движения и взвесить них информацию в одинаковой мере, мы получим некоторый прогноз задним число, либо ретродикцию».

    Увлекательного в этом ретрогнозе (заместо прогноза) то, что он на 90% точен. Когда физики проверили его по сохраненным измерениям ранешного состояния системы, они угадали в 9 вариантах из 10.

    Вниз по кроличьей норе

    Квантовая угадайка может понадобиться в создании квантовых компов и квантового руководства открытыми системами вроде хим реакций, сделав них наиболее надежными. А также она может иметь последствия для наиболее глубочайших неурядиц в физике.

    С одной стороны, она подразумевает, что в квантовом мире время идет обратно и вперед, тогда-то как только в традиционном мире оно течет лишь вперед.

    «Я все время задумывался, что измерение обязано предпринимать вопросец временной симметрии в квантовой механике, — разговаривает Марч. — Если мы измеряем частичку в суперпозиции состояний и она коллапсирует в одно из двух состояний, что ж, похоже на то, что этот процесс — движение времени вперед».

    Однако опыт с квантовой угадайкой возвратил симметрию времени. Усовершенствованные шансы на прогноз означают, что квантовое состояние каким-то образом соединяет воединыжды информацию из грядущего и минувшего. И это же значит, что время в квантовом мире представлено двуглавой стрелой.

    «Непонятно, посему в действительном мире, состоящем из огромного количества частиц, время движется лишь вперед и энтропия все время растет, — разговаривает Марч. — Но почти все ишачят над данной неувязкой, и думаю, что она будет решена сквозь пару лет».

    Все же бытует ли во всем мире, где время симметрично, этакие вещи, как только причина и следствие? Дабы узнать это же, Марч дает запустить опыт с кубитом, который создаст петли оборотной взаимосвязи (цепочки обстоятельств и следствий), и попытаться запустить них вперед и обратно. «На один этакий опыт уйдет 20-30 минут, несколько недель на анализ и год на почесывание репы и пробы осознать, сошли мы с разума либо нет. В любом случае меня утешает тамошний факт, что у нас существуют истинный опыт и истинные данные».