Не менее одного из трёх основ наших представлений о мире является ошибочным.
Принципы квантовой физики отлично подходят для предсказания и описания поведения атомов и частиц, меньших, чем атом. Применение квантовой теории к объектам, превосходящим атомы по размеру, например наблюдателям, производящим измерения, порождает много сложных концептуальных проблем. В новой статье, опубликованной в Nature PhysicsАвстралийские учёные обнаружили парадокс, возникающий при попытке масштабировать данные явления.
«Этот парадокс свидетельствует о том, что если квантовая теория верна в описании поведения наблюдателей, то учёным придётся отказаться от одного из трёх привычных постулатов», — говорит один из авторов работы Эрик Кавальканти. Первым из этих постулатов является утверждение, что результат измерения является единственным реальным событием, и нет других вариантов этого события в «альтернативных вселенных».
Второе предположение гласит, что экспериментальные установки можно выбирать произвольно и без ограничений, что дает ученым возможность проводить рандомизированные испытания. Третье предполагает, что после выбора установки его воздействие не может распространяться во Вселенную быстрее скорости света. Кавальканти считает, что каждое из этих предположений кажется обоснованным, но доказал, что хотя бы одно из них ошибочно. Отказаться от любого из них влечет за собой глубокие изменения в нашем восприятии мира.
В результате анализа сценария с разделенными квантово запутанными частицами и «квантовым наблюдателем» — системой, способной производить измерения квантовых частиц и модифицироваться внешним образом, исследователи обнаружили парадокс. Основываясь на трех фундаментальных предположениях, ученые математически определили пределы возможных экспериментальных результатов. Применение же квантовой теории к наблюдателям предсказывает результаты, нарушающие эти самые пределы.
В будущем учёные собираются изменить эксперимент, чтобы окончательно доказать парадокс. «Наш “наблюдатель” имел очень небольшой мозг. У него всего два состояния памяти, реализующиеся как два разных пути для фотона», — рассказывает соавтор исследования Нора Тишлер.
«Эксперимент наших мечтаний — опыт, в котором квантовый наблюдатель предстаёт программой искусственного интеллекта, сравнимого по уровню с человеком, работающей на мощном квантовом компьютере», — говорит руководитель исследований Говард Вайзман. «Уже давно ясно, что квантовые компьютеры революционизируют нашу способность решать сложные вычислительные задачи. Того, что они могут помочь в решении сложных философских проблем: природы физического и ментального мира, а также их взаимодействий, мы не осознавали до начала этого исследования».
Ранее сообщалось об открытии американскими учёными нового метода. сделатьКвантовые состояния сохраняются в течение десяти тысяч раз дольше, чем у одного из детекторов Большого адронного коллайдера. обнаружилНовую частицу, образованную четырьмя очарованными кварками.