Квантовые физики из Университета Хиросимы обнаружили, что результаты квантовых измерений фундаментально связаны с динамикой взаимодействия между измерительным прибором и системой, что опровергает традиционные представления о фиксированных физических свойствах и предполагает, что реальность формируется контекстом этих взаимодействий. Полученные результаты указывают на необходимость переосмысления интерпретации квантовых экспериментальных данных.
Когда точность измерений приближается к пределу неопределенности, установленному квантовой механикой, результаты становятся зависимыми от динамики взаимодействия между измерительным прибором и системой.
Этот вывод может объяснить, почему квантовые эксперименты часто дают противоречивые результаты и могут противоречить основным предположениям о физической реальности.
Анализ и результаты исследования
Два квантовых физика из Университета Хиросимы недавно проанализировали динамику измерительного взаимодействия, в котором значение физического свойства отождествляется с количественным изменением состояния измерителя. Это сложная задача, поскольку квантовая теория не позволяет определить значение физического свойства, если система не находится в так называемом «собственном состоянии» этого свойства — очень малом наборе особых квантовых состояний, для которых физическое свойство имеет фиксированное значение.
Исследователи решили эту фундаментальную проблему, объединив информацию о прошлом системы с информацией о ее будущем в описании динамики системы в процессе измерительного взаимодействия, продемонстрировав, что наблюдаемые значения физической системы зависят от динамики измерительного взаимодействия, с помощью которого они наблюдаются.
Взаимодействие формирует график наблюдаемой реальности
Согласно квантовой теории, результаты измерений определяются изменениями в соотношении между прошлым и будущим системы, вызванными измерительным взаимодействием. Credit: Tomonori Matsushita and Holger F. Hofmann, Hiroshima University.
Результаты своего исследования группа ученых недавно опубликовала в журнале Physical Review Research.
«Существует много разногласий по поводу интерпретации квантовой механики, поскольку различные экспериментальные результаты не могут быть согласованы с одной и той же физической реальностью», — сказал Хольгер Хофманн, профессор Высшей школы передовых наук и инженерии Университета Хиросимы в Хиросиме (Япония).
«В данной работе мы исследуем, как квантовые суперпозиции в динамике измерительного взаимодействия формируют наблюдаемую реальность системы, проявляющуюся в отклике измерительного прибора. Это большой шаг к объяснению смысла понятия „суперпозиция“ в квантовой механике», — сказал Хофманн.
Суперпозиция и физическая реальность
В квантовой механике суперпозиция описывает ситуацию, в которой две возможные реальности как бы сосуществуют, хотя их можно четко различить при соответствующем измерении. Анализ, проведенный группой исследователей, позволяет предположить, что суперпозиции описывают различные виды реальности при проведении различных измерений. Реальность объекта зависит от его взаимодействия с окружающей средой.
«Наши результаты показывают, что физическая реальность объекта не может быть отделена от контекста всех его взаимодействий с окружающей средой, в прошлом, настоящем и будущем, что является убедительным доказательством против широко распространенного мнения о том, что наш мир может быть сведен к простой конфигурации материальных строительных блоков», — сказал Хофманн.
Согласно квантовой теории, смещение измерителя (счётчика), представляющее собой значение физического свойства, наблюдаемое при измерении, зависит от динамики системы, вызванной флуктуациями обратного действия, с помощью которого измеритель (счётчик) возмущает (нарушает) состояние системы.
Квантовые суперпозиции между различными возможными вариантами динамики системы формируют отклик измерителя и приписывают ему определенные значения.
Далее авторы пояснили, что флуктуации динамики системы зависят от силы измерительного взаимодействия. В пределе слабых взаимодействий флуктуации динамики системы пренебрежимо малы, и смещение измерителя может быть определено из уравнения Гамильтона-Якоби — классического дифференциального уравнения, выражающего связь между физическим свойством и связанной с ним динамикой.
При более сильном измерительном взаимодействии наблюдаются сложные эффекты квантовой интерференции между различными динамиками системы. Полностью разрешенные измерения требуют полной рандомизации динамики системы. Это соответствует суперпозиции всех возможных вариантов динамики системы, при которой эффекты квантовой интерференции выбирают только те компоненты квантового процесса, которые соответствуют собственным значениям физического свойства.
Собственные значения — это значения, которые учебная квантовая механика присваивает результатам измерений: точные номера фотонов, спин вверх или спин вниз и т.д. Как показывают новые результаты, эти значения являются следствием полной рандомизации динамики. В тех случаях, когда динамика системы не полностью рандомизирована измерением, необходимо рассматривать другие значения.
Последствия для понимания квантовых измерений
Интересно, что это наблюдение позволяет по-новому взглянуть на использование результатов измерений в описании реальности. Принято считать, что локализованные частицы или целочисленные значения спина являются независимыми от измерений элементами реальности, однако результаты данного исследования позволяют предположить, что эти величины возникают только в результате квантовых помех при достаточно сильных измерениях. Возможно, наше понимание смысла экспериментальных данных нуждается в фундаментальном пересмотре.
Хофманн и его сотрудники надеются на дальнейшее прояснение противоречивых результатов, наблюдаемых во многих квантовых экспериментах.
«Контекстно-зависимые реальности могут объяснить широкий спектр кажущихся парадоксальными квантовых эффектов. Сейчас мы работаем над более точным объяснением этих явлений. В конечном счете, цель состоит в том, чтобы выработать более интуитивное понимание фундаментальных концепций квантовой механики, позволяющее избежать недоразумений, вызванных наивной верой в реальность микроскопических объектов», — сказал Хофманн.
Ссылка на исследование: «Зависимость результатов измерений от динамики квантовых когерентных взаимодействий между системой и измерителем» Томонори Мацусита и Хольгер Ф. Хофманн, 31 июля 2023 г., Physical Review Research.
DOI: 10.1103/PhysRevResearch.5.033064
Исследование финансировалось Японским агентством по науке и технологиям.
Первоисточник: scitechdaily.com
Источник перевода: newsstreet.ru
Комментарии
Либо я чего-то не догнал, либо японцы с умным видом в очередной раз рассказали про кота Шредингера...
лично мне показалось перспективным такого рода исследования. Шредингер всего лишь закрыл крышку гроба реальной физики... или физики реального мира, а не нами воспринимаемого. Японцы пытаются щелочку в мир реальный слегка раздвинуть. Удачи им
Так чего они перспективного то наисследовали? Что исследуемый объект оказывает воздействие на прибор так же, как и прибор на него? И что исследователь получит результат этих воздействий, а не данные о начальном статусе объекта? Нифига себе открытие! За гранью понимания просто... ребенка 2х лет.
Пример - градусник.
но читать здесь коменты всё равно прикольно)))
Годный срач. Ахтунг - пахнет трольчатиной! Автор, нет ли в обсуждении упырей? Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за день.
Понятно стало только одно, что как только ты начинаешь рассуждать об одном, так оно уже меняется до неузнаваемости. Это не то, что подкачивать камеру в велосипеде, где каждая порция воздуха прибавляет давление, а не неизвестно что делает с камерой.
спустя сто лет дошло наконец))
вообще-то то, что американцы "слетали" на луну сильно затормозило развитие физики
рыба не знает, что она плавает в воде
С точки зрения биологии эффект наблюдателя в квантовой механике говорит прежде всего о том, что наше представление о реальности - это только наше восприятие её
а сам этот опыт лишь приоткрыл щелочку в мир реальный
Эта статья яркий пример современной "науки мнений" которую породил инвалид-публицист от науки Хокинг.
Старое понятие "НАУКА" подразумевало 100 процентную повторяемость результатов в любом месте и в любое время любого закона или явления.
Сейчас под "наукой" подразумевается то, что утверждено большинством голосов неведомо кем избранных авторитетов...
То есть мнением заинтересованных лиц!
Если квантовых физика два, то наверное они должны были запутать друг друга, если я правильно теорию понимаю
Еще один плюсик за то, что мы живем в симуляторе (Матрице)
Чё в этом нового то? Собственно неопределенность и возникает из-за того, что воздействие приборов на измеряемый объект нельзя исключить как в макромире.
Прежде, чем углубляться в дебри квантовой физики..пусть ученые дадут точное понимание, что такое инерция и как взаимодействуют заряженнве частицы с электроманитным полем..и что такое фотон и что такое свет и если свет это поток фотонов, то как фотоны отражаются и как мы можем установить расстояние и индефицировать откуда фотон прилетел...наука заходит в тупик..и надо отвечать на новые вопросы..
Наблюдения за квантами похожи на изучение попкорна. С подробным описанием отличий одного элемента от других. С таким же смыслом можно площадь букв сравнивать.
Какой практический смысл всего этого?
И что тут нового открыли ? Это было давно очевидно, когда только обнаружили что волна превращается в частицу при воздействии наблюдателя.
Полагаю, что существует тьма реальностей, отличающихся на планковское время. Мы наблюдаем (своими органами чувств) суперпозицию этих реальностей. Чем пристальнее мы в эту суперпозицию, тем явственнее вылезают составляющие этой суперпозиции и на атомном уровне результат наблюдения начинает принимать всё более случайный характер, реальностей то на этом уровне много.
Каждый человек есть вселенная, которая с ним родилась и с ним умирает. Под каждым могильным камнем погребена целая всемирная история.
Генрих Гейне
Что-то я не понял, что, собственно говоря, открыли
британскиеяпонские учёные?Про взаимодействие прибора с квантовым объектом, меняющее состояние этого самого квантового объекта, я ещё в школе читал.
Так сформулировано, будто там никто не слышал о теореме Котельникова.
Про контекст тоже была история.
Несколько лет в неком австралийском университете вели исследования странного феномена. Ровно в час дня исследуемая система начинала вести себя очень странно. Но потом спустя годы всё резко прекратилось: уволился один сотрудник и перестал в обеденный перерыв включать свою микроволновку.
Так это же теоретики. Про них некорректно говорить "обнаружили".
Нафантазировали очередную схему и выглядит красивенько - ффпечать!
Мало понятно. Точнее совсем непонятно о чём это они...
ну-ну....
Привлечение внимания общественности к вещам от неё далеких - очень плохой знак:
Сатанизм субатомного мира
spinor, кмк, единственный источник сатанизма в случае с кварками - это попытка искать в 4мерном пространстве-времени проекции 5-го измерения так, как если бы его не было...))
Смотри, проиллюстрирую. Представь себе, что ты житель 3-мерного пространства-времени, т.е. ты сам плоский и живёшь на плоскости - на листе бумаги, например..) И тут в твой гармоничный и понимабельный мир вторгается 4-мерный объект в виде длинного, согнутого в U, прутка гибкой упругой проволоки, протыкая твой лист в 2х местах и ты видишь 2 объекта-круга (или эллипса, зависит от сечения), несовместных, в разных местах листа. Теперь покрутим пруток вокруг оси...) И вот тут для двумерного существа возникает совершенно непонятный эффект, когда границы 2х сечений кругов (эллипсов) в его мире начинают вращаться с одинаковой скоростью..) Тогда житель плоского мира начинает бегать, рвать на себе волосы и в полувменяемом состоянии что-то кричать про квантовую запутанность...))
Струнники могут объяснить всё. А теория, которая объясняет всё - не объясняет ничего.
Согласен..)) Кстати, ты наверняка знаком с экспериментами вольфрама? Так вот, там есть одно интересное следствие эволюции системы: мерность пространства падает по мере эволюции..) Так что... почему бы и не да?...)
Насколько я понял, прочитав всю их статью, а также статьи Холла 2004-го года и Соколовского 2016 года, на которые они ссылаются, речь про связь слабых и сильных измерений. Они, фигурально выражаясь, говорят, что "подсмотреть" через какую именно щель пролетает частица в двухщелевом эксперименте, не удастся даже используя слабые измерения потому что, как они утверждают, никакого "состояния" у квантовой системы в принципе нет, измерение характеризует лишь динамику взаимодействия измерительного инструмента с измеряемой системой, а не саму систему. Т.е. то, что намерено в эксперименте, характеризует лишь сам процесс измерения как взаимодействие системы и измерительного инструмента, но вовсе не саму систему. Собственно, вся статья --- это описание этой динамики взаимодействия.
Для того, чтобы набрать статистику, надо ведь сначала иметь кучу одинаковых систем, т.е, приготовить системы в одинаковом состоянии, и только потом начать по очереди измерять какой-то физический параметр этих систем. Т.е. сначала как-то отбираются системы, про которые считается (!), что они все "в начальном состоянии", потом начинаются измерения. Короче, опять контекстуальность даже в стандартной процедуре физических измерений, по их словам. Ну, в общем, логика в этом есть, на мой математический взгляд.
Зря Alex Arx возлагает на слабые измерения особые надежды, нифига они не дают и дать не в состоянии. :)
Соколовский, кстати, об этом же пишет.
Это ставит экспериментатора в положение детектива пытающегося по уликам и косвенным признакам поймать убийцу (а его может и не быть - несчастный случай). Более того, всё ещё зависит от интерпретации КМ, которых несколько. Такой зависимости не должно быть, а она есть.
Представим, что кто-то сбрасывает кирпичи с крыши. Детектив по результатам повреждений (взаимодействия) должен установить тип кирпича, и был ли он сброшен кем-то или сам упал.
Кстати, будет время напишу что-нибудь про уравнение Дирака. Дело в том, что квантовая электродинамика - это не обобщение квантовой механики. Вовсе нет. Это совсем другая теория не имеющая никакого отношения к марковским процессам.
Именно так. Более того, получается тот самый модельно-зависимый реализм. Хотите --- считайте, что кирпич сам упал, хотите --- что его нарочно сбросили. Потому что все. что есть у детектива --- это только бумажка от судмедэксперта, в которой написано что покойник скончался в результата попадания кирпичом по голове. И больше ничего у детектива нет и быть не может в принципе. Причем и у того, и у другого вывода экспериментальное подтверждение просто отличное: да, можно получить кирпичом по голове и скончаться. У судмедэксперта все такие бумажки аккуратно подшиты.
Пишите, интересно, почитаю с удовольствием.
А пока прервемся, я спать пошел, первый час ночи тут, а у меня завтра опять с утра и на целый день обсуждение всяких моделей всяких нано: я сейчас в Китае, хотя флажок почему-то у меня российский.
Кстати, тут работа кипит, все эти квантовые технологии тут прямо в дело дело идут. Без оглядки на модельно-зависимый реализм: модель сработала, результаты предсказала правильно? Ну и все, вперед, тут же в железо и на рынок, а с тем, что такое "реальность на самом деле" пусть философы разбираются, а тут деньги зарабатывают. На квантах. :)
Спокойной ночи!
Вау, джапы додумались, наконец- то. А всего то нужна точность приборов. Но увы, поздновато, они уже лишние в этом мире
А чего вы там открыли то , ребята, ась? Ааа - капитана Очевидность проявили. Это чуть более чем полностью очевидно - еще со времен де Бройля.
Или корреспондент - "девочка/мальчик дизайнер", либо сам ученый несет ахинею.
Суперпозиция не описывает ДВЕ возможные реальности, точнее так - суперпозиция во многих (большинстве) случаях описывает множество "реальностей". Например электрон может быть в "миллионе" разных мест одновременно. На то она и суперпозиция.
Эдак - авторы экспериментов дойдут и до мистицизма. Ну или до tabula rasa Джона Локка
В свое время изучал книжку "Теория ошибок" Там на обложке еще паровоз из окна вокзала выпадал. Изучала она теорию измерений. Так вот по этой теории выходило: стоит получить какую то неопределенность - значит необходимо снижать энергию взаимодействия измерителя с измеряемой системой. Сейчас все эти квантовики очень похожи на попытки исследовать строение солнечной системы путем запуска по ней тестового солнца. Для борьбы с неоднозначностями предлагается увеличивать скорость тестового солнца вместо поиска фотонов и измерения параметров с их помощью. Но тогда же на коллайдер денег не дадут....
Былинный срач! Распечатки обсуждения разосланы по Госдепу США и внимательно изучаются. Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за неделю.
Прочитал несколько раз, так ничего не понял. Показалось похожим на умозаключения вокруг да около квантового ластика с отложенным выбором. Учитывая то, сколько камеры каментов набрала статья на АШ, пришел к выводу, что эту страну не победить
аналогично, ибо во всех многомерностях все параллельные миры однозначно за нас
Не понятно почему это позиционируется как нечто новое, я помню еще в 90-х на лекциях по квантовой физике говорили, что результат измерения фиксируется в процессе самого измерения, т.е. от него зависит... Пока измерение не произошло - результат не определен. Ничего нового в этом нет... На этом весь квантовый мир и построен
Страницы