Вчені виміряли квантову суперпозицію: через «першу щілину» пройшла третина нейтрону

Фізики використовували нейтронну установку в Інституті Лауе-Ланжевена в Греноблі.У цьому

Нейтрони спрямовуються до кристала, який розщеплює квантову хвилю нейтрона на дві часткові хвилі.Ці нові нейтронні хвилі поширюються двома різними траєкторіями і знову рекомбінують. 

Крім вимірювання самої частки післявозз'єднання, установка дозволяє виміряти спин нейтрона. Дослідники відзначають, що якщо нейтрон рухається тільки одним з двох шляхів, то згодом по спину можна визначити, яким шляхом він пішов. Вчені вимірюють значення спина до поділу та після злиття часткових хвиль. 

За допомогою методу проб та помилок фізики визначаютькут, необхідний для повороту спина накладеного стану назад у вихідний напрямок. Сила цього обертання, як зазначають вчені, показує, наскільки сильно був присутній нейтрон на кожному шляху. Якби він пішов тільки тим шляхом, яким обертався спин, повний кут повороту був би необхідний, щоб повернути його назад. Якби він пішов тільки іншим шляхом, то взагалі не було б необхідності у зворотному обертанні. 

Вчені зазначають, що для визначення оптимальногокута обертання потрібно багато нейтронів, але як тільки він встановлений, розподіл, що визначається на його основі, застосовується до кожного окремого виявленого нейтрону. Наприклад, в експерименті, проведеному за допомогою спеціального асиметричного світлодільника, було показано, що нейтрони присутні на одну третину в одному шляху і дві третини в іншому.

Результати наших вимірів підтверджуютькласичну квантову теорію Новинка в тому, що не потрібно вдаватися до незадовільних статистичних аргументів: при вимірі однієї частки наш експеримент показує, що вона повинна йти двома шляхами одночасно, і однозначно визначає відповідні пропорції.

Стефан Спонар, співавтор дослідження з Віденського університету

Двощілинний досвід - найвідоміший у квантовійфізики: окремі частинки вистрілюються у стіну з двома отворами, за якими детектор вимірює, куди потрапляють частки. Традиційний підхід до проведення досвіду, як зазначають дослідники, ґрунтується на безлічі повторень та статистичній оцінці всіх результатів. 

«У класичному експерименті за подвійною щілиноюстворюється інтерференційна картина. Частинки рухаються як хвиля через обидва отвори одночасно, і дві хвилі потім інтерферують одна з одною. У деяких місцях вони посилюють один одного, в інших місцях вони нейтралізують один одного», - пояснює Спонар.

Ймовірність вимірювання частки за подвійною щілиноюВ дуже конкретному місці залежить від цієї інтерференційної картини: там, де квантова хвиля посилюється, ймовірність виміру частинки висока. Там, де квантова хвиля компенсується, ймовірність мала. Цей розподіл хвиль не можна побачити, дивлячись на одну частинку. Тільки коли експеримент повторюється багато разів, хвильова картина стає дедалі більш відомою точка за точкою і частка за часткою.

Читати далі

Подивіться на «безшумний» дрон із іонним двигуном нового покоління

Самці стародавніх трилобітів пристібали самок під час парування

У Росії і США є літаки Судного дня: як і куди вони полетять в разі кінця світу