Nachweis Einstein falsch mit "Spuk" Quantum-Experiment

Die Quantenmechanik ist eine der am besten getesteten Theorien in der Wissenschaft, und es ist eines der wenigen Physiker kommen dazu Experimente beweisen, dass Einstein irrte.

Das ist, was ein Team an der Griffith University und der Universität Tokio in Japan hat in dieser Woche zeigen, dass ein seltsames Phänomen – in denen die Messung eines Teilchens tatsächlich wirkt sich auf seine Lage — ist real.

Zurück in den 1920er und 1930er Jahren sagte Albert Einstein, er konnte nicht unterstützen diese Idee, die er nannte "gespenstische Fernwirkung," in denen ein Teilchen an zwei Orten gleichzeitig sein kann und es ist nicht, bis man den Zustand des dieses Teilchens, die eine bestimmte Position, scheinbar ohne Signal übertragen mißt und mit einer Geschwindigkeit schneller als das Licht benötigt. Wenn das Teilchen seine Stellung nimmt, bezeichnen Physiker dies als seine Wellenfunktion kollabieren.

Das Phänomen war außerhalb der zeitgenössischen Erfahrung in der Physik und der Relativitätstheorie, verletzen, die postuliert, dass die Lichtgeschwindigkeit ist eine absolute Obergrenze für alle Informationen wie schnell fahren kann. Einstein vorgeschlagen, dass Theparticle ist nicht in einem Überlagerungszustand oder zwei auf einmal Orte; aber eher hat es immer eine "wahre" Lage und Menschen einfach nicht sehen. [Funktionsweise Quantenverschränkung (Infografik)]

Verwenden ein einzelnes Photon (Lichtteilchen), lief die australischen und japanische Forscher ein Experiment zeigen, dass eine Eigenschaft eines Quantenteilchens an einem Ort Messung auswirkt was man an einem anderen Ort sieht. Das heißt, zeigten sie, dass Überlagerung und einstürzenden Wellenfunktion reale Phänomene sind.

Alice und Bob

Das Phänomen wird gezeigt, mit einem Gedankenexperiment, in dem ein Lichtstrahl geteilt wird, mit Hälfte gonna Alice und die anderen zu Bob. Alice zeigt dann wenn sie ein Photon erkannt und so was Zustand es ist--es wäre die Phase des Wellenpakets, das das Photon beschreibt. Mathematisch gesehen ist jedoch das Photon in einem Zustand der "Überlagerung", was bedeutet, dass es in zwei (oder mehr) stellen gleichzeitig. Die Wellenfunktion eine mathematische Formel, die das Teilchen beschreibt scheint zu zeigen, dass das Photon keine eindeutige Position hat.

"Alices Messung bricht die Überlagerung" heißt die Photonen sind in einem Ort oder einer anderen, aber nicht beide, Howard Wiseman, Direktor der Griffith University Centre for Quantum Dynamics, der das Experiment geführt, sagte Live Science. Wenn Alice ein Photon sieht, bedeutet, dass den Quantenzustand der Lichtteilchen in Bobs Labor zu einem sogenannten Null-Photon Zustand, d. h. kein Photon zusammenbricht. Aber wenn sie nicht, dass ein Photon sehen, Bobs Teilchen kollabiert zu einem ein-Photonen-Zustand, sagte er.

"Scheinen dies ist sinnvoll, Sie? Ich hoffe nicht, weil Einstein sicherlich nicht, es glaube war angemessen. Er dachte, es war verrückt,"fügte er hinzu, verweist auf die Tatsache, dass Alices Messung sah aus wie es Bobs diktiert wurde.

Das Paradox wurde teilweise Jahre später gelöst, wenn Experimente zeigten, dass obwohl die Interaktion zwischen zwei Quantenteilchen schneller als das Licht geschieht (es erscheint sofort), gibt es keine Möglichkeit, dieses Phänomen zu verwenden, um Informationen zu senden, es also keine Möglichkeit, schneller als Licht-Signale gibt. [10 Auswirkungen schneller als Licht zu reisen]

Photonen aufteilen

Das Team von Griffith, wollte aber noch einen Schritt weiter gehen und zeigen, dass die einstürzenden Wellenfunktion – der Prozess der Alice "auswählen" eine Messung und die Auswirkungen auf Bobs Erkennung – tatsächlich passiert. Und während andere Experimente Verschränkung mit zwei Teilchen, die gezeigt haben, die neue Studie verstrickt ein Photon mit sich selbst.

Dazu feuerte sie einen Strahl von Photonen an einem Splitter, also die Hälfte des Lichts wurde übermittelt und die Hälfte spiegelte. Das transmittierte Licht ging an ein Labor und das reflektierte Licht ging zu den anderen. (Diese waren "Alice" und "Bob", der das Gedankenexperiment.)

Das Licht war zu einem Zeitpunkt, als ein einzelnes Photon übertragen, damit das Photon in zwei Teile gespalten wurde. Bevor das Photon gemessen wurde, gab es in einem Überlagerungszustand.

Ein Lab (Alice) verwendet einen Laser als Referenz, um die Phase des Photons messen. Denkt man an Licht als eine sich wiederholende Sinuswelle, ist Phase der Winkel, die man, von 0 bis 180 Grad misst. Wenn Alice die Winkel ihrer Referenz-Lasers geändert, bekam sie Messungen des Photons variieren: entweder ihr Photon wurde in einer bestimmten Phase oder es war überhaupt nicht vorhanden.

Dann die anderen Labor (oder Bob) ihre Photonen sah und fand die Photonen wurden Anti-korreliert mit Alice – wenn sie ein Photon sah, hat er nicht, und umgekehrt. Der Zustand der Bobs Photon hing davon ab, was Alice gemessen. Aber das sollte nicht in der klassischen Physik geschehen; Vielmehr sollte die beiden Teilchen voneinander unabhängig sein.

Quanten-computing

Akira Furusawa, Professor für angewandte Physik an der Universität Tokio und einer der Co-Autoren der Studie, sagte das Experiment hilft, verschiedene Arten von Quanteninformationsverarbeitung zu erkunden – und damit, Kommunikation und Datenverarbeitung.

"In der Regel gibt es zwei Arten von Quanten-Informationsverarbeitung," sagte er. "Gibt es die Qubit Art, die digitale Informationsverarbeitung und gibt es kontinuierliche Variable, eine Art analoger Art von Quanteninformation. Wir versuchen, sie zu kombinieren." Konventionelle Bearbeitung oft stützt sich auf Photonen zu zählen, aber diese Art von Messung einzelner Photonen ist effizienter, sagte er.

Wiseman, sagte, dass eine Anwendung in der Kommunikation ist.

"Unser Experiment ist einer strengeren Prüfung der Eigenschaften dieser Staaten als jemals zuvor, in dem Sinne, dass wir nicht alles Vertrauen getan wurde, was in Alices Labor geschieht." Dies könnte nützlich sein für Geheimnisse zu kommunizieren, wenn nicht alle Parteien vertrauenswürdig sind."

Das Experiment ist in den 24 März-Ausgabe der Zeitschrift Nature Communications beschrieben.

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