تحقیقات کوانتومی Cheshire Cat نشان می دهد که ذرات را نمی توان در نهایت از خواص آنها جدا کرد

اثر کوانتومی گربه چشایر نام خود را از گربه تخیلی Cheshire در داستان آلیس در سرزمین عجایب گرفته است. این گربه موفق شد ناپدید شود و فقط لبخندش را پشت سر گذاشت.

به همین ترتیب، در مقاله ای در سال 2013، محققان استدلال کردند ذرات کوانتومی می توانند از ویژگی های خود جدا شوند، با خواصی که در مسیرهایی حرکت می کنند که ذره نمی تواند. آنها این اثر کوانتومی گربه Cheshire را نامیدند. از آن زمان، محققان ادعا کرده اند که این را بیشتر گسترش داده اند، با مبادله خواص بی جسم بین ذرات، آزاد کردن چندین ویژگی به طور همزمان، و حتی “شکاف دوگانگی موج-ذره” یک ذره.

با این حال، تحقیقات اخیر منتشر شده در مجله جدید فیزیکنشان می‌دهد که این آزمایش‌ها عملاً جدا شدن ذرات از ویژگی‌هایشان را نشان نمی‌دهند، اما در عوض ویژگی غیرمستقیم دیگری را نشان می‌دهند. مکانیک کوانتومی– زمینه سازی

مکانیک کوانتومی مطالعه رفتار نور و ماده در مقیاس اتمی و زیر اتمی است. مکانیک کوانتومی ذاتاً ضد شهودی است. تیم تحقیقاتی در حالی که مزایای عملی آن را بررسی می‌کردند، به طور بنیادی این ماهیت ضد شهودی را درک کردند.

«بیشتر مردم می‌دانند که مکانیک کوانتومی عجیب است، اما شناسایی دلایل این عجیب‌وغریب هنوز یک حوزه فعال تحقیقاتی است. این به آرامی در حال تبدیل شدن به مفهومی به نام زمینه‌سازی است – که سیستم‌های کوانتومی بسته به آنچه که تغییر می‌کنند، تغییر می‌کنند اندازه گیری ها یونته هانس، یکی از همکاران پژوهشی در دانشگاه هیروشیما و دانشگاه بریستول، می گوید.

دنباله ای از اندازه گیری های یک سیستم کوانتومی بسته به ترتیب انجام اندازه گیری ها، نتایج متفاوتی به دست می دهد. به عنوان مثال، اگر اندازه گیری کنیم که یک ذره کجاست و سپس با چه سرعتی حرکت می کند، نتایج متفاوتی نسبت به اندازه گیری سرعت حرکت آن و سپس مکان حرکت آن به دست می دهد.

به دلیل این زمینه، سیستم‌های کوانتومی را می‌توان به عنوان دارای ویژگی‌هایی اندازه‌گیری کرد که انتظار داریم متقابلاً ناسازگار باشند. هانس گفت: «با این حال، ما هنوز واقعاً نمی‌دانیم چه چیزی باعث این می‌شود، بنابراین این چیزی است که می‌خواستیم با استفاده از سناریوی متناقض گربه کوانتومی چشایر به عنوان یک بستر آزمایشی بررسی کنیم.»

تیم اشاره می کند که مشکل پارادوکس کوانتومی Cheshire Cat این است که ادعای اصلی آن مبنی بر اینکه یک ذره و ویژگی های آن، مانند اسپین یا قطبش، جدا شده و در مسیرهای مختلف حرکت می کنند، ممکن است نمایش گمراه کننده ای از فیزیک واقعی موقعیت باشد.

ما می‌خواهیم این را با نشان دادن اینکه اگر یک سیستم کوانتومی به روش‌های مختلف اندازه‌گیری شود، نتایج متفاوتی به دست می‌آید و اینکه تفسیر اصلی گربه کوانتومی چشایر تنها در صورتی به دست می‌آید که نتایج این اندازه‌گیری‌های مختلف را به روشی بسیار خاص ترکیب کنید. هولگر هافمن، استاد دانشگاه هیروشیما، می‌گوید، و تغییرات مربوط به اندازه‌گیری را نادیده بگیرید.

این تیم پروتکل گربه Cheshire را با بررسی رابطه بین سه اندازه گیری مختلف در مورد مسیر و قطبش یک فوتون در پروتکل گربه Cheshire تجزیه و تحلیل کردند. اگر سیستم متنی نبود، این امر منجر به تناقض منطقی می شد.

مقاله آنها چگونگی ارتباط این رفتار زمینه ای با ارزش های ضعیف و انسجام بین حالت های ممنوع را مورد بحث قرار می دهد. کار آنها نشان داد که گربه کوانتومی چشایر به جای اینکه ویژگی ذره ای باشد که باید از بدن خارج شود، اثرات این انسجام ها را نشان می دهد، که معمولاً در سیستم های از پیش و پس از انتخاب یافت می شوند.

با نگاهی به آینده، تیم می‌خواهد این تحقیق را گسترش دهد، راهی برای یکسان کردن اثرات کوانتومی متناقض به عنوان جلوه‌های زمینه‌سازی پیدا کند و توضیح دهد که چگونه و چرا اندازه‌گیری‌ها تغییر می‌کنند. سیستم های کوانتومی.

این نه تنها به ما در توضیح اینکه چرا مکانیک کوانتومی تا این حد غیرمعمول است، کمک می‌کند، بلکه به ما کمک می‌کند تا راه‌هایی برای استفاده از این عجیب و غریب برای اهداف عملی ایجاد کنیم.» با توجه به اینکه زمینه‌سازی ذاتاً به سناریوهای مزیت کوانتومی نسبت به راه‌حل‌های کلاسیک برای یک مسئله معین مرتبط است، تنها با درک زمینه‌سازی می‌توانیم به پتانسیل کامل، برای مثال، پی ببریم. محاسبات کوانتومیگفت هانس.