Згенеровано квантову версію "чеширської кішки"

Вперше фізики відокремлюють частинку від одного з її основних властивостей

Це джерело нейтронів, яке дослідники використовують для створення своєї квантової версії чеширської кішки. © Інститут Лау-Лангевін
читати вголос

Химерний квантовий ефект: Подібно до того, як чеширська кішка зникає на «Алісі в країні чудес», залишивши лише її усмішку, дослідникам вдалося просторово відокремити частинки від одного з їх основних властивостей. У своєму експерименті вони тимчасово відокремили нейтрон від його магнітного моменту. Це звучить парадоксально, але це можливо у світі квантових, як це доводять дослідники зараз у журналі "Природні комунікації".

Чеширська кішка з "Аліси в країні чудес" є рідкісною в декількох аспектах: По-перше, широкий, цілком незграбний усмішка прикрашає її обличчя, з іншого боку, ця посмішка, здається, з нею пов'язана. Тому що час від часу кішка зникає, залишаючи усмішку назад - на велике здивування головної героїні Аліси: «Я часто бачила кота без усмішки. Але ніколи не усмішка без кота! »І Аліса справедливо спантеличена, тому що зазвичай основні характеристики істоти чи предмета нерозривно пов’язані з нею.

Але в квантовому світі застосовуються різні правила, як пояснює Тобіас Денкмайр з Віденського технологічного університету та його колеги: "Може виникнути дивовижний ефект відділення положення системи від однієї з її властивостей". це: Кішка подорожує однією променевою стежкою, а другий посміхається.

Нейтронні промені двома способами

Щоб довести цей ефект експериментально, дослідники використовують нейтронну інтерферометрію. У цьому способі нейтронний промінь на кремнієвому кристалі відокремлюється на два когерентні часткові промені. Вони бігають по різних стежках, а потім знову зустрічаються. Якщо перешкода виникає в одному з променів, це можна зчитати з інтерференційної картини злитого променя.

Принцип експерименту: На пучковому шляху коти (нейтрони) та усмішки (магнітний момент) проходять інший шлях. Віденський технологічний університет

Згідно теорії, ефект квантової чеширської кішки повинен виникати, коли променями маніпулюють певні зовнішні впливи до і після. Потім нейтрони ненадовго відокремлюються від свого магнітного моменту. Тоді нейтрон був би котом, магнітний момент посміхнувся окремим шляхом, як пояснюють фізики. Тому потрібно було б лише зареєструвати нейтрони в одному з двох часткових пучків, а лише магнітний момент в іншому. дисплей

Магнітний момент тут, нейтрони там

Насправді очікуваний ефект був виявлений в експерименті: застосовані додаткові магнітні поля мали ефект лише в одній з двох довжин пучка. Таким чином, лише в цьому частковому промені був присутній магнітний момент. І навпаки, нейтрони можна було виявити лише в іншому промені, як повідомляють дослідники. Ця система поводиться так, ніби частинки та їх особливість були розділені - як квантова фізика чеширського кота.

Як підкреслюють дослідники, цей ефект не є специфічним: Феномен квантової чеширської кішки застосовно до кожного квантового об’єкта. Важливим для цього є лише те, що система лише настільки легко порушується слабкими вимірюваннями, що відбувається це очевидне розділення.

За словами Денкмейра та його колег, квантовий фізичний варіант чеширської кішки може виявитись корисним і в практичному застосуванні. Так, наприклад, в метрології або квантовій технології, тривожний магнітний момент можна було усунути, якщо інше властивість частинки слід вимірювати з високою точністю і без порушень. (Nature Communications, 2014; doi: 10.1038 / ncomms5492)

(Природа, 30.07.2014 - НВО)