Bizarre "Schrodinger es Cat" wird lebendig in neue Experimente


Die Fremdheit der Welt des sehr kleinen, mit dem ein Teilchen in zwei Staaten gleichzeitig sein kann zu größeren Maßstäben erstrecken kann, zeigen zwei neue Studien. Wenn die Forschung bestätigt, würde das unterstützen die Gültigkeit ein Gedanke Experiment darauf hindeutet, dass eine Katze gleichzeitig lebendig und tot sein kann.

Die Idee, genannt Schrödingers Katze nach dem Physiker, Erwin Schrödinger, der es 1935 vorgeschlagen, geht wie folgt: Legen Sie eine Katze in einer Box mit einem Fläschchen von Giftgas. Das Fläschchen öffnet sich ein kleines Stück des radioaktiven Metalls ein Alpha-Teilchen (der Kern eines Atoms Helium) emittiert, wie es zerfällt. Ein Alpha-Teilchen emittierende ist ein quantenmechanischer Prozess, d.h. ob es in einer bestimmten Strecke der Zeit geschieht grundsätzlich zufällig ist.

Die Quantenmechanik sagt, dass es unmöglich zu wissen, ob den radioaktiven Zerfall geschehen ist (und die Katze tot ist), wenn man es mißt — d. h., wenn der Alpha-Teilchen mit der Umwelt in irgendeiner Weise interagiert, die ein Beobachter sehen kann. Bis das geschieht, ist die Alpha-Teilchen emittiert und nicht zur gleichen Zeit emittiert. Die Katze ist tot und lebendig, ein Staat als Überlagerung bezeichnet. Öffnen der Verpackung ist eine Messung – sieht man die Wirkung von Alpha-Teilchen als die tote Katze oder das Fehlen von ein Alpha-Teilchen als ein Leben. [Die 9 größten ungelösten Rätsel der Physik]

In den zwei neuen Studien, detailliert in der 21 Juli-Ausgabe der Zeitschrift Nature Physics verwendeten die Forscher Teilchen oder Photonen, testen Sie die Grenzen solcher Überlagerung. Wenn es gibt keine Begrenzung, wie viele Teilchen oder Photonen, die Sie ein Quantensystem, die heißt umsetzen können, die Katze ist wirklich tot und lebendig zugleich, und der Akt der Messung des Zustands macht der mathematischen Formulierung, dass es (so genannte eine Wellenfunktion) beschreibt "Kollaps" in einen bestimmten Zustand, lebend oder tot.

Eine weitere Möglichkeit, die viele-Welten-Interpretation genannt wäre noch seltsamer:, die alle möglichen Zustände sind real, und wenn die Wellenfunktion zu einem Staat zusammenbricht, erleben wir sind nur eine der vielen Universen, die gleichzeitig vorhanden sind, in dem jedes mögliche Ergebnis geschieht. Wenn die Wellenfunktion zusammenbricht, erinnern wir (und die Katze) eine Geschichte – eine tote Katze – aber es gibt ein anderes Universum, wo die Katze lebendig.

Wucherwurzeln Photonen

Beide Versuche, eine an der kanadischen University of Calgary und die andere an der Universität Genf in der Schweiz, durchgeführt Beteiligten genügend Photonen mit dem bloßen Auge gesehen werden, die zeigt, dass die Quanteneigenschaften makroskopischen, gemacht werden konnten Forscher sagen.

In den beiden Experimenten Forscher Maßen die Quantenzustände – eine Gruppe von physikalischen Eigenschaften, einschließlich Polarisation und Phase — des Lichts mit Polarisation oder den Winkel, wodurch ein Photon dreht. Man sieht Polarisation während polarisierte Sonnenbrille und kippen den Kopf beim Blick auf den Bildschirm von einem Smartphone oder Computer. Der Bildschirm wird schwarz aussehen, bis der Kopf in einem bestimmten Winkel geneigt ist.

Während die genaue Technik etwas anders in den beiden Experimenten war, beide Mannschaften verstärkt die Staaten eines einzelnen Photons, mit vielen anderen Photonen Wucherwurzeln und dann in seinen ursprünglichen Zustand wiederhergestellt. Wenn ein Photon mit anderen Photonen verstrickt wird der Zustand des Photons durch die Staaten der Partikel beeinflusst, die es mit verstrickt ist.

Die Polarisationsmessungen nach Wiederherstellung der Forscher gesagt, dass die Quantenverschränkung mit anderen Photonen geschehen war. [Funktionsweise Quantenverschränkung (Infografik)]

Die Wissenschaftler versuchen nun zu sehen, wie groß ein Quantensystem erhalten kann, bevor es die Quantennatur verliert. "Es ist eine der wenigen großen unbeantworteten Fragen in der modernen Physik", sagte Alexander Lvovsky, Professor für Physik und Hauptautor des Papiers Universität von Calgary.

Überlagerung-Staaten

Die neuen Experimente sind nicht die einzigen Überlagerung Staaten zeigen.

In 2010-Wissenschaftler an der University of California, Santa Barbara gebaut einen Resonator – im Grunde eine kleine Stimmgabel – die Größe der Pixel auf einem Computer Bildschirm, und steckte ihn in einen überlagerten Zustand, in dem es sowohl oszillierende und nicht gleichzeitig oszillierenden. Aber das war nicht so umfangreich ein System wie in den beiden Publikationen.

"Das Experiment ein Quanten entspricht", sagte Nicolas Gisin, Professor an der Universität Genf, das Schweizer Forschungsteam unter der Leitung. "Stellen Sie sich einen Nano-mechanische Motor zeigt keine Schwingung und 500 Staaten. "Das wäre uns."

In Zukunft werden beide Gruppen versuchen, zu größeren Systemen zu erweitern, wo statt der Übersetzung eines Quantenzustand von einem einzelnen Photon zu einer großen Anzahl von Photonen, sie versuchen werden, die Staaten eine große Gruppe in eine andere zu übersetzen. Aber, dass Experiment eine schwierige Frage, denn um Quanteneffekte zu bewahren, Gruppen von Atomen und Photonen müssen vollständig isoliert von der Umgebung, oder die Überlagerung heißt verwöhnt werden. "Es gibt viel mehr Anstellwinkel," mit mehr Partikel, sagte Lvovsky.

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