Sabemos que as coisas que se seguem regras quânticas, como átomos, elétrons e os fótons que formam a luz, é cheio de surpresas.
Eles podem existir em mais de um lugar ao mesmo tempo, por exemplo, ou existem em um estado compartilhado, onde as propriedades de duas partículas mostrar o que Einstein chamou de "ação fantasmagórica à distância", não importa qual a sua separação física.
Porque essas coisas foram confirmados em experimentos, os pesquisadores Corsin Pfister e Stephanie Wehner no Centro de Quantum Technologies da Universidade Nacional de Singaporeare, está confiante de que a teoria está certa.
Um princípio de "aceitar os fatos" implica que um bit quântico (geralmente retratado como um 'Bloch bola') pode olhar como uma esfera, mas não como um poliedro. Pedaços poliédricas têm sido associados a teorias de espaço-tempo discreto. Por exclusão de várias teorias alternativas da natureza, o princípio pode ajudar a explicar por que o mundo é quântico. Crédito: Timothy Yeo / CQT, da Universidade Nacional de Cingapura
Mas ainda assim seria mais fácil de engolir se pudesse ser mostrado que a física quântica em si surgiu de princípios subjacentes intuitivas.
Uma maneira de abordar este problema é imaginar todas as teorias se poderia chegar a descrever a natureza, e, em seguida, descobrir o que os princípios ajudam a destacar a física quântica.
Um bom começo é assumir que a informação segue relatividade especial de Einstein e não pode viajar mais rápido que a luz.
| No entanto, isso por si só não é suficiente para definir a física quântica como a única maneira que a natureza pode se comportar. Pfister e Wehner acho que eles já se deparou com um novo princípio útil. "Nós encontramos um princípio que é muito bom para descartar outras teorias", diz Pfister. Em resumo, o princípio é de presumir que, se uma medição produz nenhuma informação, então o sistema a ser medido não foi perturbado. Os físicos quânticos aceitar que a obtenção de informações a partir de sistemas quânticos causa perturbação. Pfister e Wehner sugerem que, em um mundo sensível o contrário deve ser verdade também. Se você não aprende nada de medição de um sistema, então você não pode ter perturbado ele. |
Considere o paradoxo famoso gato de Schrodinger, um experimento de pensamento em que um gato em uma caixa existe simultaneamente em dois estados (isto é conhecido como a 'superposição quântica).
Segundo a teoria quântica, é possível que o gato está vivo e morto - até que, isto é, o estado de saúde do gato é "medido" pela abertura da caixa.
Quando a caixa é aberta, permitindo que a saúde do gato para ser medido, a sobreposição entra em colapso e acaba-se o gato definitivamente morto ou vivo. A medida tem perturbado o gato.
Esta é uma propriedade de sistemas quânticos em geral. Realizar uma medição para que você não pode saber o resultado com antecedência, eo sistema muda para coincidir com o resultado que você conseguir. O que acontece se você olhar uma segunda vez?
Os pesquisadores supõem que o sistema não está evoluindo no tempo ou afetado por qualquer influência externa, o que significa que o estado quântico permanece em colapso. Você, então, esperar a segunda medição para produzir o mesmo resultado que o primeiro. Afinal, "Se você olhar para a caixa e encontrar um gato morto, você não espera que olhar novamente mais tarde e encontrar o gato foi ressuscitado", diz Wehner."Você poderia dizer que já formalizou o princípio de aceitar os fatos", diz Wehner.
Pfister e Wehner mostram que estas regras principais de várias teorias da natureza. Eles observam particularmente que uma classe de teorias que eles chamam de 'discreto' são incompatíveis com o princípio.Essas teorias sustentam que as partículas quânticas podem ocupar apenas um número finito de estados, ao invés de escolher entre uma infinita gama contínua de possibilidades.
A possibilidade de tal discreto "estado espaço" tem sido associada ao quântica teorias gravitacionais propondo discreteness semelhante no espaço-tempo, onde o tecido do universo é composta de pequenos elementos de tijolo, como ao invés de ser uma folha suave e contínua.
Como é frequentemente o caso em investigação, Pfister e Wehner chegado a este ponto de ter a intenção de resolver um problema totalmente diferente.
Pfister estava tentando encontrar uma forma geral para descrever os efeitos das medidas sobre os estados, um problema que ele achou impossível de resolver. Em uma tentativa de fazer progressos, ele anotou as características que uma resposta "sensível" deve ter. Esta propriedade de ganho de informação contra perturbação estava na lista.
Ele então percebeu que se impôs a propriedade como um princípio, algumas teorias falharia.
Pfister e Wehner são questão de salientar que ainda não é toda a resposta para a grande 'porquê' pergunta: para além da física quântica teorias, incluindo a física clássica, são compatíveis com o princípio.
Mas como os pesquisadores compilar listas de princípios que cada regra de algumas teorias para chegar a um conjunto que destaca a física quântica, o princípio do ganho de informação contra perturbação parece ser uma boa para incluir.
Pesquisadores publicam suas pesquisas em 14 de Maio, em Nature Communications .
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