Mekanika kuantum terkenal karena mengatakan bahwa pohon jatuh di sebuah hutan ketika tidak ada orang di sana tidak membuat suara. Mekanika kuantum juga mengatakan bahwa jika ada yang mendengarkan, itu mengganggu dan perubahan pohon. Dan paradoks yang terkenal: bagaimana kita bisa tahu realitas jika kita tidak bisa mengukur tanpa distorsi?

Sebuah tim peneliti internasional, yang dipimpin oleh University of Toronto fisikawan Aephraim Steinberg dari Pusat Informasi dan Quantum Quantum Control, telah menemukan cara untuk melakukan hal itu dengan menerapkan teknik pengukuran modern untuk percobaan interferometer bersejarah dua-celah di mana balok dari bersinar cahaya melalui dua hasil celah dalam pola interferensi pada layar di belakangnya.

Bahwa percobaan yang terkenal, dan 1927 Niels Bohr dan Albert Einstein perdebatan, tampaknya menetapkan bahwa Anda tidak bisa menonton sebuah partikel pergi melalui salah satu dari dua celah tanpa merusak efek interferensi: Anda harus memilih fenomena untuk mencari.

"Pengukuran Quantum telah menjadi gajah filosofis di ruang mekanika kuantum untuk abad yang lalu," kata Steinberg, yang penulis utama Mencermati Trayektori Rata-rata Foton tunggal dalam Dua-celah Interferometer, akan diterbitkan di Science pada tanggal 2 Juni . "Namun, dalam 10 sampai 15 tahun terakhir, teknologi telah mencapai titik di mana percobaan rinci pada sistem kuantum individu benar-benar dapat dilakukan, dengan aplikasi potensial seperti kriptografi kuantum dan komputasi."

Dengan ini percobaan baru, para peneliti telah berhasil untuk pertama kalinya dalam eksperimen merekonstruksi lintasan penuh yang memberikan keterangan tentang bagaimana partikel cahaya bergerak melalui dua celah dan membentuk sebuah pola interferensi. teknik mereka membangun pada teori baru pengukuran lemah yang dikembangkan oleh kelompok Yakir Aharonov di Tel Aviv University. Wiseman Howard Griffith University mengusulkan bahwa mungkin untuk mengukur arah sebuah foton (partikel cahaya) itu bergerak, dikondisikan pada di mana foton ditemukan. Dengan menggabungkan informasi tentang arah foton di titik yang berbeda, orang bisa membangun seluruh aliran yaitu pola. lintasan yang diperlukan untuk layar.

"Dalam penelitian kami, satu sumber-foton baru yang dikembangkan di Institut Nasional untuk Standar dan Teknologi di Colorado digunakan untuk mengirim foton satu per satu ke interferometer yang dibangun di Toronto. Kami kemudian menggunakan kalsit kuarsa, yang berpengaruh pada cahaya yang tergantung pada arah cahaya merambat, untuk mengukur arah sebagai fungsi posisi. lintasan diukur kami konsisten, seperti Wiseman telah diprediksi, dengan interpretasi realistis namun tidak konvensional mekanika kuantum pemikir berpengaruh seperti David Bohm dan Louis de Broglie, "kata Steinberg.

Eksperimen celah ganda asli memainkan peran sentral dalam perkembangan awal mekanika kuantum, memimpin langsung terhadap formulasi Bohr prinsip saling melengkapi. Komplementaritas menyatakan bahwa mengamati perilaku partikel-suka atau gelombang seperti pada percobaan celah ganda tergantung pada jenis pengukuran dibuat: sistem tidak dapat berperilaku baik sebagai partikel dan gelombang secara bersamaan. Steinberg's percobaan baru-baru ini menunjukkan ini tidak harus terjadi: sistem dapat berperilaku sebagai keduanya.

"Dengan menerapkan teknik pengukuran modern untuk percobaan celah ganda bersejarah, kami dapat mengamati lintasan partikel rata-rata mengalami gangguan seperti gelombang, yang merupakan pengamatan pertama dari jenisnya. Hasil ini harus memberikan sumbangan terhadap perdebatan atas berbagai interpretasi dari teori kuantum, "kata Steinberg. "Ini menunjukkan bahwa pertanyaan-pertanyaan lama diabaikan tentang berbagai jenis pengukuran mungkin dalam mekanika kuantum akhirnya dapat diatasi di laboratorium, dan pengukuran lemah seperti jenis kita gunakan dalam pekerjaan ini dapat terbukti penting dalam mempelajari segala macam fenomena baru.

"Tapi kebanyakan, kita semua hanya senang untuk bisa melihat, dalam arti, apa foton tidak seperti melewati suatu interferometer, sesuatu yang semua buku-buku pelajaran kami dan profesor selalu mengatakan kepada kami itu tidak mungkin."

mitra penelitian meliputi Universitas Toronto Pusat Quantum Informasi dan Quantum Kontrol, Departemen Fisika dan Institute for Optical Sciences, Institut Nasional Standar dan Teknologi di Boulder, Colorado, Institute for Quantum Computing di University of Waterloo, Griffith University, Australia, dan Laboratoire Charles Fabry di Orsay, Perancis. Penelitian ini didanai oleh Ilmu Pengetahuan Alam dan Teknik Research Council of Canada, Kanada Institute for Advanced Research, dan Quantum Pekerjaan.

Sumber: Cerita di atas dicetak (dengan adaptasi editorial oleh staf harian Ilmu Pengetahuan) dari bahan-bahan yang disediakan oleh Universitas Toronto , melalui EurekAlert! , sebuah layanan AAAS.

Referensi Jurnal:

1. Sacha Kocsis, Boris Braverman, Sylvain Ravets, Martin J. Stevens, Richard P. Mirin, L. Krister Shalm, Aephraim M. Steinberg. Observing the Average Trajectories of Single Photons in a Two-Slit Interferometer. Science, 2011; 332 (6034): 1170-1173 DOI: 10.1126/science.1202218