Проведена экспериментальная проверка принципа неопределенности Гейзенберга

Проведена экспериментальная проверка принципа неопределенности Гейзенберга.

Вернер Гейзенберг изначально предложил свой принцип неопределенности в 1927 в формулировке, отличной от той, которую мы используем сегодня. Тогда он говорил об ошибках измерения и возмущениях в процессе измерения. Со временем, однако, принцип неопределенности был переосмыслен и переформулирован в терминах квантовых состояний. Этот аспект неопределенности был детально изучен теоретически и неоднократно подтвержден в экспериментах.

С другой стороны, принцип предложенный изначально Гейзенбергом, который больше касался процесса измерения, так и остался недостаточно изученным. В недавней публикации (http://arxiv.org/abs/1512.07407) команда исследователей под руководством профессора Jiangfeng Du из Университета Науки и Технологии Китая доложила о проведении экспериментального теста, проверяющего измерительный аспект принципа неопределенности Гейзенберга, используя ядерно-спиновые кубиты.

В работе Гейзенберга предсказывалось, что при измерении микроскопических процессов придется балансировать между увеличением ошибки измерения и увеличением возмущения, вносимого процессом измерения. Так, например, когда микроскоп на гамма-лучах измеряет позицию электрона, гамма-лучи придают импульс электрону. Так что уменьшая ошибку измерения, мы вносим бОльшие возмущения в измеряемую систему. Идея была изложена качественно, но полного количественного объяснения эффекта мы не имеем до сих пор.

В новом эксперименте ученые подтвердили идею Гейзенберга. В исследовании измерительные ошибки количественно определяются геометрическим методом.

"В последние годы идея проверить оригинальную мысль Гейзенберга привлекла много внимания и множество экспериментов было проведено на эту тему" - говорит Ду. "Однако, верность теоретических выкладок до сих пор обсуждается. Несколько лет назад физики Busch, Lahti, и Werner предложили более чувствительную проверку. Наша работа основана на их теории. Наш эксперимент проверяет один из фундаментальных аспектов квантовой физики."

В эксперименте используется косвенный метод измерения. Согласно принципу неопределенности, две несовместимые величины, например положение и импульс, не могут быть измерены одновременно. Вместо этого, исследователи измеряют две совместимых величины, которые связаны с двумя другими несовместимыми величинами. Совместимые величины могут быть измерены одновременно. Они симулируют измерительный прибор, который вносит ошибку и возмущение.

Экспериментальные результаты подтверждают теоретические выкладки, показывая, что в худшем случае погрешность измерения определяется несовместимостью наблюдаемых. Работа дает глубокое понимание оригинального принципа Гейзенберга и может иметь практическое применение в области квантовых информационных технологий.

Источник: arxiv.org

Комментарии: