По крайней мере, одно из трех базовых допущений, касающихся нашего мира, является ошибочным.
Квантовые принципы демонстрируют высокую точность в прогнозировании и описании поведения атомов и субатомных частиц. Однако применение квантовой теории к объектам, значительно превышающим атомы, таким как наблюдатели, проводящие измерения, порождает ряд сложных концептуальных проблем. В новой статье, опубликованной в Nature Physics, группа австралийских исследователей указывает на парадокс, возникающий при таком масштабировании.
«Этот парадокс указывает на то, что, если квантовая теория применима к описанию действий наблюдателей, ученым потребуется отказаться от одного из трех общепринятых постулатов. Как один из авторов исследования, Эрик Кавальканти, поясняет: первое из этих постулатов утверждает, что наблюдаемый результат измерения — это единственное реальное событие, и не существует других версий этого события в «альтернативных вселенных».
Вторым предположением является то, что экспериментальные установки могут быть выбраны свободно, без каких-либо ограничений, что дает возможность ученым проводить рандомизированные испытания. Третье предположение утверждает, что влияние сделанного такого свободного выбора установки не может распространяться во Вселенной быстрее скорости света. «Каждое из этих фундаментальных предположений кажется вполне разумным <…>. Но мы показали, что как минимум одно из этих распространенных убеждений должно быть неправильным, — заключает Кавальканти. — Отказ от любого из них имеет далекоидущие последствия для нашего понимания мира».
Анализ сценария, в котором квантово запутанные частицы полностью разделены, но взаимодействуют с «квантовым наблюдателем» (системой, способной к внешнему воздействию и измерениям, но также и к измерению квантовых частиц), привел исследователей к парадоксальному выводу. На основе трех ключевых предположений ученые математически вывели границы допустимых экспериментальных результатов в данном сценарии. Однако, согласно квантовой теории, применение ее к наблюдателям приводит к предсказаниям, которые выходят за эти установленные границы.
В дальнейшем ученые намерены изменить свой экспериментальный протокол для окончательного подтверждения парадокса. «У нашего «наблюдателя», если так можно выразиться, был весьма ограниченный мозг. Он обладает лишь двумя состояниями памяти, которые реализуются в виде двух различных траекторий для фотона», — пояснила соавтор исследования Нора Тишлер.
«Наш идеальный эксперимент предполагает использование программы искусственного интеллекта, сопоставимой по уровню с человеческим разумом и работающей на высокопроизводительном квантовом компьютере, в качестве квантового наблюдателя, — поясняет руководитель исследований Говард Вайзман. — Уже давно признано, что квантовые компьютеры кардинально изменят возможности решения сложных вычислительных задач. Однако до начала этого исследования мы не осознавали, что они способны помочь в решении сложных философских вопросов, таких как природа физического и ментального миров и взаимосвязь между ними».
Ранее мы информировали о том, что американские исследователи разработали способ сделать квантовые состояния длительнее в десять тысяч раз, а один из детекторов Большого адронного коллайдера обнаружил новую частицу, состоящую из четырех очарованных кварков.