A kétrés-kísérletből tényleg AZ következik?

Egy kérdés, bár már lehet meg lett vitatva korábban.

Ha Wadmalac logikáját felhasználva azt mondom, hogy végezzük el a kísérletet (kétrés) úgy, hogy a "megfigyelő" detektort direkt mód arra használjuk, hogy információt nyerjen ki az elektron/foton útvonalából (melyik résen halad át), és ezt a detektort mondjuk egy időzítővel, valamilyen t időre beállítva, egyszerűen megsemmisítjük, mielőtt az az információt makroszkópikus szintre "emeli", mi fog történni? Interfernciát kapunk e vagy sem? Illetve a fogadó detektoron(ernyő) az így kapott képet lerögzítjük("lefényképezzük"), hogy maga az interferencia/neminterferencia kép meglegyen.

üdv

29/F

LastOne.Left

Minden mérés a mérendő kvantumrendszernek a mérőeszközzel, mint külső rendszerrel történő összefonódását jelenti. Amennyiben ez egy visszafordíthatatlan folyamat, akkor a kvantumrendszerről szerzett információ nem jut vissza az eredeti szintre, hanem a környezetben marad - ez a dekoherencia jelensége. Ez tipikusan akkor fordul elő, ha a mérőrendszer/detektor makroszkopikus méretű, és emiatt nem tudjuk atomi szinten kontrollálni a mikrorendszerrel történő kölcsönhatását. Hiába semmisíted meg a detektort, az már saját állapota révén hordozza magában a mikrorendszerről szerzett információt, amely hihetetlenül rövid idő alatt, még jóval a detektor megsemmisítésének folyamata (robbanás vagy egyéb) előtt továbbadódik a még nagyobb környezetnek, amelynek te is részese vagy. Ergo nem fogsz interferenciaképet látni, és ezen a megsemmisítés sem változtat.

Amennyiben a detektorod egy jól elszigetelt, mikroszkopikus méretű kvantumrendszer, és ez fonódik össze a mérés során a mérendő rendszereddel, akkor nem is igazán beszélhetünk mérésről, hiszen csak annyi történt, hogy a mérendő rendszer állapota kiterjedt egy picivel nagyobb térfogatra és most már a mikroszkopikus detektort is magában foglalja. Ekkor fölmerül a kérdés, hogy mit értesz a detektor megsemmisítése alatt? Eltüntetni az univerzumból nem tudod anélkül, hogy kölcsönhatásba ne lépnél vele, és pontosan ennek során történik meg az igazi mérés: az addig csak mikroszkopikusan tárolt információ makroszkopikus szintre kerül a megsemmisítés során, amely szükségszerűen egy olyan fizikai folyamat, amikor a mikrorendszer+detektor kölcsönhatásba lép a tágabb környezetével, amelyben te is ott vagy megfigyelőként.

Ha viszont képes vagy a megszerzett információt még annak makroszkopikus szintre kerülése előtt visszaírni, azaz törölni, vagyis a dekoherencia megkezdődött folyamatát megfordítani, akkor megmarad az interferencia. Éppen erről szól a kvantumradír kísérlet.

Köszi a választ.

Bár itt felmerül kérdés ismételten.

Ha a jól elszigetelt rendszernél, amiben ugye a detektor is benne van, a kvantumradír kísérlettel a fotonok/elektronok "kilövése" után visszaírom az információt, de t idő eltelte után, vagyis várok, amíg az ernyőn kirajzolódik valami, akkor mi történik? A kérdés arra irányul, hogy az ernyőn ekkor megjelenik e az interferencia vagy sem?

Illetve hogy értjük azt, hogy ha a detektorom, ami mikroszkopikus, a megsemmisítés során kölcsönhatásba lép a környezettel? Ha nincsen módszerem a mikroszkopikus detektorból információt szerezni ugye makroszkopikus értelemben, akkor miért történne meg a mérés? S ha meg is történik az információ megszerzése nélkül, akkor alapvetően amikor a fotonok/elektronok tovaszállnak a réseken keresztül, miért kapunk interferenciát, amikor a részecskék kölcsönhatásban vannak a tágabb környezettel? Bocsi ez utóbbi kérdés lehet bugyuta, de mi számít egyáltalán kölcsönhatásnak?

üdv és a választ előre is köszi

LastOne.Left

Az első kérdésed nem igazán értem. A kvantumradír kísérletben az információ visszaírásán azt értjük, hogy újra egyesítjük az idler fotonok ágait, ezáltal lehetetlenné tesszük annak megállapítását, hogy melyik résből érkeznek a fotonok. Ekkor tudunk mérni interferenciát a signal fotonok ágában. De hangsúlyozni kell, hogy az interferenciakép kinyerése statisztikai alapon történik, vagyis miután az egész kísérlet lezajlott, akkor az idler fotonok becsapódásai alapján tudjuk beazonosítani a másik ágon azokat a fotonbecsapódásokat a sok másik közül, amelyek az interferenciaképet kirajzolják.

A második kérdésedre a válasz az, hogy amikor a detektor megsemmisül (pl. felrobban), akkor az nem azt jelenti, hogy eltűnik a világegyetemből, hanem azt, hogy a részecskéi szétszóródnak, átalakulnak, stb. Vagyis az általuk a mérendő rendszerről hordozott információ nem vész el, csupán "emberi fogyasztásra" lesz alkalmatlan, és apró darabokban szétszóródik a környezetben. És mivel te része vagy ennek a környezetnek, te már nem leszel képes a mérendő rendszert az előre meghatározott lehetséges mérési kimeneteleknek szuperpozíciójában látni (vagyis, hogy az elektron mindkét résen átment), hanem csak az egyik állapotban (vagyis, hogy valamelyik résen átment). Ez az a pillanat, amikor a dekoherencia megtörténik: az addig csak a detektor által hordozott információ kikerül a környezetbe, aminek te is részese vagy, és egyszeriben azt tapasztalod, hogy a mérendő rendszer a róla hordozott információ szétszóródása miatt makroszkopikus méretű lesz, és te is belekerülsz. Belülről nézve pedig sosem fogod két olyan állapot szuperpozícióját látni, amely állapotokat te a rendszeren kívülről kezdeményezett mérésekkel tudnál csak megkapni.

Nem tudom, ez mennyire volt érthető. A kvantummechanikában egy nagyon lényeges szempont, hogy a mérendő rendszer és a mérőrendszer közti átmenet nagyon könnyen elmosódik (épp a mérési folyamat során), és csak információelméleti szempontból különíthetőek el jól. Mérés előtt minden infó magában a mérendő rendszerben van, és ezt az ő állapotfüggvénye hordozza. Mérés során fizikai kölcsönhatás történik a mérendő rendszer és a mérőeszköz között, azaz a mérőeszköz fizikailag is belekerül a mért rendszerbe, amit úgy is értelmezhetünk, hogy ezáltal maga a mért rendszer tágul ki, és lesz nagyobb, ahogy bekebelezi a mérőeszközt. Ez a folyamat általában azonban nem kontrollálódik csak a mérőeszközre, hanem látens módon folyamatosan működik azáltal, hogy pl. a részecskék hőmérsékleti mozgása, a levegő részecskéi, a látható és nem látható fotonok és még a világegyetemben mindenütt jelenlévő mikrohullámú háttérsugárzás is folyamatosan "méri" a mikrorendszereket, és kényszeríti két makroszkopikus állapot esetleges szuperpozícióiból egy tiszta, nem szuperponált állapotba. Ezeket a hatásokat csak kevéssé és minimális időre tudjuk visszaszorítani hűtéssel, vákuummal és elektromágneses szigeteléssel. Vannak kísérletek, amelyek demonstrálták a kétrés interferenciát C60-as molekulákra is, és az is jól látszik, hogy ha a vákuum minősége romlik, akkor az interferencia is gyengül. Miért? Mert a levegő molekulái a C60-as "labdacsok" repülése közben nekik ütköznek, és ezáltal "letapogatják" az útvonalat, információt szereznek a labdacsok repülési irányáról. Ez is mérés! Nem tudatos, nem ember által irányított, mert nem is mesterséges mérőeszközzel történik, de információ kerül ki a mérendő rendszerről (C60-as molekulák) a környezetbe (minden, ami a C60-asokon kívül van). És ha ez az "információ elszívás" elég gyors, akkor soha nem fogunk interferenciát kapni. Ezért kell a jó vákuum.