Дмитрий Радищев (dibr) wrote,
Дмитрий Радищев
dibr

Category:

Наблюдение без наблюдения

     Древний эксперимент, который я, разумеется, прекрасно знал... но задумался почему-то только сегодня. Наверное потому, что услышал хорошую его формулировку.

     Физикам будет неинтересно - эксперимент очень известный. Нефизикам тоже - эксперимент по физике, нафиг он вам. А если кому вдруг интересно - под катом интерферометр как-его-там-забыл-фамилию :-)

     

     Слева-снизу - источник одиночных фотонов. Зеленоватенькие штуки - полупрозрачные зеркала, синенькие штуки - "глухие" (полностью отражающие) зеркала. Д1 и Д2 - детекторы, чёрная круглая хреновина - бомба. 1 и 2 - первое и второе "плечи" интерферометра.

     Для начала убираем бомбу, чтобы не мешала. И начинаем запускать в интерферометр фотоны (или, для начала, просто пучок монохроматического света - пока это не играет роли). Пучок света расщепляется полупрозрачным зеркальцем на два пучка, которые после отражения об глухие зеркала сводятся на втором полупрозрачном зеркале и интерферируют. Подкручивая длину одного из плечей интерферометра добиваемся того, чтобы все фотоны в результате интерференции попадали в детектор Д1.

     Выключаем лампочку, и, ничего не трогая в интерферометре - ставим в плечо 2 "бомбу". Или не ставим, но экспериментатору об этом не говорим :-) Бомба устроена так, что при попадании в неё фотона, фотон всегда поглощается, а бомба взрывается. Мы не можем обнаружить бомбу не взорвав её, поскольку "чтобы увидеть, надо осветить"(с), и мы не можем узнать о бомбе, не повоздействовав на неё - не посветив каким-нибудь фонариком или потыкав палочкой. Но если свет от фонарика не попал на бомбу - мы не видим бомбу, а если попал - бомба взорвалась.
     Или всё-таки можем?

     Кидаем в интерферометр одиночный фотон. С вероятностью 1/2 он обнаружится в плече с бомбой, поглотится ей, и бомба взорвется (если бомбы нет - фотон в соответствии с предыдущим описанием настройки интерферометра улетит в Д1). Заносим результат в лабораторный журнал, переходим в соседнее (уцелевшее) здание, повторяем вброс фотона.
     С вероятностью 1/2 он отразится в плечо без бомбы, и спокойно долетит до второго полупрозрачного зеркальца. Но интерферометр уже не тот каким он был до этого - одно из плечей блокировано непрозрачной бомбой, и в результате собственно интерференции не происходит - зеркальце просто раскидывает фотоны поровну в обе стороны. И с вероятностью 1/2 (то есть с полной вероятностью 1/4) он отразится в детектор Д2, чего не могло было бы быть, если бы в плече 2 не было бы бомбы.
     Таким образом, кинув в интерферометр фотон, и внезапно обнаружив его долетевшим до детектора Д2, мы получаем информацию о том, что в плече 2 находится бомба, при этом мы никак не взаимодействуем с бомбой - фотон может поглотиться только один раз, и если он поглотился в Д2 - значит в бомбе он точно не поглотился. А значит, мы получили информацию о "бомбе", но при этом никак не провзаимодействовали с ней!

     "Да, но это всего-то с вероятностью 1/4, при этом с вероятностью 1/2 мы взрываемся" - скажете вы.
     Да. Но :-) Во-первых, "важен факт" - с вполне заметной вероятностью мы таки получаем информацию "не видя" объекта. Причем информацию достоверную - если фотон попал в Д2, значит (при правильном проведении опыта) бомба точно есть - это не какие-то там корелляции, это 100% информация.
     А во-вторых - оказывается, при некоторой модификации опыта (подробностей не помню, но кажется в плечо с бомбой ответвляется определенная поляризация фотонов, при этом фотон гоняется по кругу "очень много" раз, а коэффициент ответвления в плечо с бомбой "очень-очень" мал), подбором величин "много" и "очень много" можно добиться произвольно малой вероятности взрыва и произвольно большой вероятности обнаружения бомбы. То есть, с любой практической степенью достоверности (хотя и не абсолютной) "увидеть" объект "без взаимодействия" с ним.

     Свои обычные слова про взаимосвязь квантóв с магией и прочее мне сейчас придумывать лениво, но в общем и так "дело ясное что дело тёмное", и без магии тут не обошлось :-) Да - эксперимент в изначальной постановке разумеется был многократно подтверждён экспериментально ещё в середине прошлого века. А в "новой" постановке вроде бы уже даже забубенили (пока конечно только в лаборатории) какой-то imaging реального объекта - типа, получили изображение волоса не попав при этом по нему ни одним фотоном. Магия, ё! :-)

     UPD: Популярное описание "улучшенной версии" эксперимента с бомбой. Спасибо slowkukuing за ссылку :-)
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 38 comments