두 가지 버전의 현실이 동시에 존재할 수 있습니까? 물리학 자들은 양자 수준에서 할 수 있다고 말합니다.
연구원들은 최근 결투 현실에 관한 수십 년 전의 이론 물리학 질문에 답하기 위해 실험을 수행했습니다. 이 까다로운 사고 실험은 동일한 광자를 관찰하는 두 사람이 그 광자 상태에 대해 다른 결론에 도달 할 수 있다고 제안했지만, 두 관찰은 모두 정확할 것입니다.
처음으로 과학자들은 사고 실험에 설명 된 조건을 복제했습니다. preprint 저널 arXiv에 2 월 13 일에 발표 된 그들의 결과는 관찰자들이 동일한 광자에서 다른 상태를 묘사하더라도 두 가지 상충되는 현실이 모두 사실 일 수 있음을 확인했습니다.
오스트리아의 인스 브루 크 대학교 (University of Innsbrück)의 실험 물리학과 박사 후 연구원 인 마틴 링 바우어 (Martin Ringbauer)는 Live Science에 말했다.
Wigner의 친구
이 혼란스러운 생각은 1963 년 노벨 물리학상 수상자 인 유진 위너 (Eugene Wigner)의 아이디어였다. 1961 년, 위그 너 (Wigner)는 "위너의 친구"로 알려진 사고 실험을 도입했다. 그것은 광자-빛의 입자로 시작합니다. 격리 된 실험실의 관찰자가 광자를 측정 할 때 입자의 분극 (회전하는 축)이 수직 또는 수평임을 알 수 있습니다.
그러나, 광자가 측정되기 전에, 양자 역학의 법칙에 의해 지시 된 바와 같이, 광자는 한 번에 두 편광을 표시한다; 그것은 두 가지 가능한 상태의 "중첩"에 존재합니다.
실험실에있는 사람이 광자를 측정하면 입자는 고정 된 편광을 가정합니다. 그러나 측정 결과를 모르는 밀폐 된 실험실 외부의 누군가에게 측정되지 않은 광자는 여전히 중첩 상태에 있습니다.
따라서 외부인의 관찰 – 그들의 현실 –은 실험실에서 광자를 측정 한 사람의 현실과 다릅니다. 그러나 양자 역학에 따르면 상충되는 관측들 중 어느 것도 잘못된 것으로 생각되지 않습니다.
변경된 상태
수십 년 동안 Wigner의 마음을 굽히는 제안은 흥미로운 생각 실험이었습니다. 그러나 최근 몇 년간 물리학의 중요한 발전으로 마침내 전문가들이 Wigner의 제안을 테스트 할 수있게되었다고 Ringbauer는 말했다.
그는“이해할 수있는 방식으로 문제를 공식화하기 위해 이론적 인 진보가 필요했다. 그런 다음 실험적인 측면에서 양자 시스템의 제어에 대한 개발이 필요하다”고 설명했다.
Ringbauer와 그의 동료들은 Wigner의 독창적 인 아이디어를 더욱 엄격한 실험으로 시나리오를 두 배로 테스트했습니다. 그들은 실험이 진행되는 두 개의 "실험실"을 지정하고 두 쌍의 얽힌 광자를 도입했습니다. 즉, 그들의 운명이 연결되어 있음을 의미합니다. 따라서 한 상태를 알면 다른 상태를 자동으로 알 수 있습니다. (설정의 광자는 실제입니다. 시나리오에서 "앨리스", "밥"및 각각의 "친구"라는 네 명의 "사람"은 실제가 아니라 실험의 관찰자를 나타 냈습니다.
각 실험실의 "내부"에 위치한 Alice와 Bob의 두 친구는 각각 한 쌍의 얽힌 쌍으로 한 광자를 측정했습니다. 이것은 얽힘을 깨고 중첩을 무너 뜨 렸습니다. 즉, 그들이 측정 한 광자가 명확한 편광 상태에 존재했음을 의미합니다. 그들은 양자 메모리에 결과를 기록했다 – 두 번째 광자의 편광으로 복사되었다.
닫힌 실험실에서 "외부"인 Alice와 Bob은 자신의 관찰을 수행하기위한 두 가지 선택을 받았습니다. 그들은 양자 메모리에 저장된 친구들의 결과를 측정하여 편광 된 광자에 대한 동일한 결론에 도달 할 수있었습니다.
그러나 그들은 또한 얽힌 광자 사이에서 자신의 실험을 수행 할 수 있습니다. 간섭 실험으로 알려진이 실험에서 광자가 파동으로 작용하고 상태의 중첩에 여전히 존재하면 Alice와 Bob은 광파의 봉우리와 골짜기가 추가되는 밝고 어두운 줄무늬의 특징적인 패턴을 볼 수 있습니다. 서로를 취소하거나 취소하십시오. 입자가 상태를 "선택한"경우에는 그렇지 않은 패턴과 다른 패턴이 나타납니다. Wigner는 이전에 광자가 여전히 얽힌 상태임을 나타낼 것이라고 제안했다.
새로운 연구의 저자는 두 배의 시나리오에서도 Wigner가 묘사 한 결과를 가지고 있음을 발견했습니다. 연구에 따르면 앨리스와 밥은 정확하고 입증 가능한 광자에 대한 결론에 도달 할 수 있었지만 여전히 친구들의 관찰과는 다른 결론을 얻을 수 있었다.
양자 역학은 세계가 일반적인 물리 법칙이 더 이상 적용되지 않을 정도로 작은 규모로 작동하는 방식을 설명합니다. 링 바우어는 수십 년 동안이 분야를 연구하는 전문가들이 그 의미에 대해 수많은 해석을 해왔다고 말했다.
그러나 측정 결과 자체가 절대적이지 않다면 (이러한 새로운 발견에서 알 수 있듯이) 양자 역학의 의미에 도전합니다.
링 바우어 교수는“고전 물리학과 달리 측정 결과는 절대적인 진실로 간주 될 수 없지만 측정을 수행 한 관찰자와 관련하여 이해되어야한다”고 말했다.
"양자 역학에 대한 우리의 이야기는 그것에 적응해야한다"고 그는 말했다.
