Ученые получили изображения кота Шредингера

Кот Шредингера как результат деструктивной и конструктивной квантовой интерференции
Фото: Gabriela Barreto Lemos

Физики из Вены и Нью-Йорка впервые продемонстрировали снимки камеры, когда последняя не видела оригинал изображения. Визуализация, сделанная аппаратом при помощи трафарета и лазеров, имеет форму кошек и символически напоминает о квантовом эффекте кота Шредингера. Результаты своих исследований ученые опубликовали в журнале Nature, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте National Geographic.

В своей работе ученым удалось использовать свойство квантовой запутанности (нелокальности), чтобы в очередной раз продемонстрировать мысленный эксперимент Шредингера. Сущность квантового явления заключается в том, что невозможно определить, жив или мертв кот (в классическом смысле), не открыв ящик, в котором он заперт.

Согласно квантовой механике (зависимой от интерпретаций), открытие ящика (проведение процедуры измерения) меняет состояние кота и наблюдатель видит животное уже не в том состоянии, в каком он был ранее. С квантовой точки зрения, кот находился в состоянии, определяемом наложением (суперпозицией) состояний, описывающих живого и мертвого кота.

В эксперименте ученые запутали фотоны от изображения предмета в форме кота с другими квантами света. Последние, в силу квантовой нелокальности, тем не менее показали первоначальное изображение кота от первой группы частиц. Особенностью подхода специалистов было использование пары лазерных пучков света с двумя разными длинами волн (например, красного и желтого или синего и желтого).

Для создания оригинального изображения кота ученые использовали трафарет с формами этого животного. Как отмечают физики, они «не открыли новой науки, но аккуратно продемонстрировали старую».

Явление, показанное учеными, не имеет классических аналогов. В квантовом мире ситуация другая: запутанность предполагает, что подсистемы ранее единой системы после разнесения их на расстояния друг от друга продолжают испытывать взаимное влияние. Обсуждение вопроса о том, как соотносятся принцип локальности и запутанность, принимает различные формы и зависит от интерпретации квантовой механики.

Ученые подали заявку на патент установки, созданной в ходе их эксперимента. Физики предположили, что способ визуализации запутанных фотонов с помощью двухцветных волн может найти применение в медицине для создания четких изображений поврежденных тканей, не подвергая последние воздействию вредной радиации, или производстве кремниевых чипов.