Hydrodynamický experiment dokázal prepojenie medzi svetom klasickej fyziky a kvantovou oblasťou

Výskumníci, ktorí experimentovali s malými kvapôčkami oleja tečúcimi dvoma susednými kanálmi v kúpeli s vibrujúcou tekutinou, zistili, že správanie kvapôčok sa zhoduje so slávnym kvantovým myšlienkovým experimentom. „Ukázalo sa, že tento hydrodynamický experiment s pilotnými vlnami vykazuje mnoho vlastností kvantových systémov, o ktorých sa predtým myslelo, že ich nemožno pochopiť z klasického hľadiska,“ hovorí John Bush, odborník na dynamiku kvapalín z Massachusettskej technickej univerzity.

Bush a jeho kolega Valeri Frumkin napodobnili Elitzurov-Vaidmanov tester bômb, dobre známy príklad merania bez interakcie na overenie funkčnosti bomby bez toho, aby ju bolo treba odpáliť. Boli tak schopní získať podrobnosti o kvantovom stave jedného objektu pomocou jemného pohladenia vlny iného objektu bez toho, aby narušili jemnú povahu oboch. Tento prístup sa uplatnil v zobrazovacej technológii s nízkou intenzitou, no napriek jeho využitiu neexistuje zhoda v tom, čo fyzikálne znamená „bez interakcií“. Pri experimente s testerom bômb sa fotón rozdelí do dvoch stavov naraz (superpozícia).

Tieto dva stavy sa pohybujú jedným z dvoch kanálov a v polovici prípadov je v jednom z týchto kanálov „bomba“, čo je analógia pre objekt, ktorý môže superpozíciu zničiť tým, že absorbuje fotón, pričom sa jeho vlastný kvantový stav zničí. Ak zo systému vyjde fotón, je pravdepodobné, že nenarazil na žiadnu bombu. Čaro kvantovej fyziky spočíva v tom, že stav rozdeleného fotónu, keď sa rekombinuje do jedného celku, nám môže tiež povedať, či tam bomba bola alebo nebola, bez toho, aby sme bombu naozaj „odpálili“.

V zásade bomba zasahuje do pravdepodobností, ktoré superpozícia vytvára pre fotón. Túto interferenciu možno zistiť, keď sa na konci meria vlnová povaha fotónu. Je preto prekvapujúce, že v tejto štúdii sa v klasickom usporiadaní zistil rovnaký výsledok. Kvapky zaujali miesto fotónov a vlnenie kvapaliny, ktoré vytvorili, sa správalo ako superpozícia pravdepodobností – ak tieto šíriace sa vlny zasiahli bombu, ovplyvnilo to kvapku, pretože oba kanály sa opäť spojili, aj keď samotná kvapka zaujala druhý kanál.

Z technického hľadiska má experiment viac spoločného s interpretáciou kvantových experimentov nazývanou teória pilotných vĺn, kde interagujúce vlnenie nesúce drobné surfujúce častice usmerňuje vlastnosti objektu. Štatisticky sa klasický experiment zhodoval s Elitzurovým-Vaidmanovým testerom bômb. Vedci tvrdia, že to ukazuje most medzi fixným, pevným svetom klasickej fyziky a menej jasnou kvantovou oblasťou. Výskum bol publikovaný v časopise Physical Review A.

Zdroj: sciencealert.com.