| | 30 июня 2017 | Нoвoсти нaуки и тexники
Учeныe выяснили вoздeйствиe квaнтoвoгo эффeктa Зeнoнa нa кoтa Шрeдингeрa
Вы, нaвeрнякa, нe рaз слышaли o тaк нaзывaeмoм кoтe Шрeдингeрa. Этo мыслeнный экспeримeнт, в кoтoрoм живoтнoe из сeмeйствa кoшaчьиx пoмeщeнo внутрь кoрoбки с нeким смeртoнoсным мexaнизмoм. «Спускoвым крючкoм» этoгo мexaнизмa являeтся aтoм рaдиoaктивнoгo элeмeнтa, кoтoрый мoжeт рaспaсться в прoизвoльный мoмeнт врeмeни. С тoчки зрeния стoрoннeгo нaблюдaтeля и зaкoнoв квaнтoвoй мexaники кoт внутри ящикa нaxoдится в тaк нaзывaeмoм сoстoянии квaнтoвoй супeрпoзиции, oн и жив и мeртв oднoврeмeннo. Нo, eсли нaблюдaтeль зaглянeт в ящик, тo сoстoяниe супeрпoзиции мoмeнтaльнo рaзрушaeтся, и сoстoяниe систeмы прeврaщaeтся в oднo из двуx oпрeдeлeнныx сoстoяний, сooтвeтствующиx мeртвoму или живому животному.
Теперь представьте себе, что наблюдатель очень часто заглядывает в коробку с котом, со скоростью в тысячи раз в секунду. Постоянное нарушение квантового состояния системы может приблизить или, наоборот, отсрочить роковой момент. Этот эффект замедления или ускорения называется квантовым эффектом или анти-эффектом Зенона (quantum Zeno effect), соответственно.
Квантовый эффект Зенона получил название по аналогии с парадоксом летящей стрелы, выдуманным греческим философом Зеноном. В любой момент времени летящая стрела является неподвижной, как же она тогда перемещается? Все вышесказанное верно и по отношению к атомам, квантовое состояние которых изменяется со временем.
Эффект или анти-эффект Зенона являются реальными эффектами и очень часто наблюдаются по отношению к атомам. Но как измерения некоторых параметров могут ускорить или задержать момент распада радиоактивного атома, который убьет кота Шредингера? Ответ кроется в физике процесса измерения. Для того, чтобы получить информацию о квантовой системе требуется, чтобы эта система, пусть и на короткий промежуток времени, должна соприкоснуться с окружающей средой. Это, в свою очередь, означает, что факт проведения измерений обязательно приведет к нарушению состояния квантовой системы.
Но что произойдет, если состояние системы было нарушено, но никакая информация о системе не была передана во внешний мир? Проявились бы эффект или анти-эффект Зенона по отношению к такой системе?
Ответ на этот вопрос попыталась получить группа ученых из Вашингтонского университета, возглавляемая Кайтером Мерчем (Kater Murch). Ученые использовали для этих целей атом, выступающий в роли кубита квантовой системы, на который оказывалось воздействие методом так называемого «квазиизмерения», нового типа измерений, оказывающих влияние на атом, но не допускающий получения информации о его квантовом состоянии.
В результате экспериментов ученые выяснили, что даже квазиизмерения, при которых не производится обмена информацией, приводят к возникновению квантового эффекта Зенона. А это, в свою очередь, можно и нужно использовать при разработке новых технологий управления квантовыми системами, которые являются основными компонентами будущих квантовых компьютеров и коммуникационных систем.
