Квантовый Чеширский Кот ( англ. Quantum Cheshire Cat ) — парадоксальное явление в квантовой механике , суть которого заключается в том, что квантовая система при определённых условиях может повести себя так, как если бы частицы и их свойства были разделены в пространстве . Другими словами, объект может быть отделён от своих собственных свойств .

Название данного явления является отсылкой к книге Льюиса Кэрролла « Алиса в Стране чудес », в которой один из её персонажей — Чеширский Кот — обладает способностью исчезать, оставляя после себя только одну свою улыбку .

Суть эксперимента

Методика эксперимента была разработана группой учёных из Великобритании и Израиля . Ими было предложено использовать метод слабого измерения для изучения парадокса «Квантового Чеширского Кота» на примере нейтронов . В ходе экспериментов с применением нейтронного интерферометра выполнялось разделение одного пучка нейтронов на два, идущих различными путями. В ходе этого проводились слабые измерения местоположения частиц , а также и их магнитного момента ( спина ). Результаты эксперимента показывают, что система ведёт себя так, как если бы нейтроны проходили по одному пути, в то время как их магнитный момент проходит по другому. То есть «коты-нейтроны» находятся в другом месте, нежели их «улыбки-спины» .

Идея квантового Чеширского кота впервые была предложена в 2010 году . Якир Ааронов в 2013 году предложил способ применения слабых измерений для его обнаружения. Данный эксперимент, который впервые доказал существование подобного явления, был воспроизведён на источнике нейтронов в институте Лауэ-Ланжевена в Гренобле при участии специалистов из Венского технологического университета , разработавших измерительную установку .

В эксперименте на нейтронном интерферометре пучок нейтронов с направлением спинов вверх и вниз проходил через идеальный кристалл кремния и разделялся на две части. Далее оставлялся поляризованный пучок, внутри которого все нейтроны характеризуются одинаковым направлением спина. Спиновращатель ST1 поворачивал спин вдоль траектории движения. Затем в блоке SRs создавались два пучка с различной ориентацией спинов. Первый пучок нейтронов имел спин вдоль траектории движения нейтронов, в то время как спин второго пучка был ориентирован в противоположном направлении. После прохождения различными путями оба пучка объединялись, и затем наблюдалась интерференция пучков, отслеживаемых двумя детекторами .

В одном детекторе регистрировались только нейтроны, имеющие спин вдоль направления движения, остальные — игнорировались. Очевидно, что данные нейтроны должны были следовать по первому пути, поскольку только в нём нейтроны обладали таким спиновым состоянием, которое доказывается в эксперименте поочерёдной установкой на каждый из путей фильтров (ABS), поглощающих небольшую часть нейтронов. В случае же, когда второй пучок пропускался через фильтр, то регистрируемое количество нейтронов оставалось неизменным. В случае же, когда первый луч направлялся через фильтр, количество данных нейтронов уменьшалось .

Парадокс отмечался учеными при попытках определить местоположение нейтронных спинов. Для этого направление спинов слегка изменялось при помощи магнитного поля . Когда два пучка сводились, они интерферировали и могли усиливать либо подавлять друг друга. Небольшое изменение спинов должно было приводить к изменениям всей интерференционной картины. В ходе опытов выяснилось, что магнитное поле, приложенное к первому пучку, не производило никакого эффекта. Но, если магнитное поле приложить ко второму пучку, не содержащему регистрируемые нейтроны — появлялся нужный эффект. То есть система вела себя так, как если бы частицы были пространственно отделены от их магнитных свойств .

См. также

• Кот Шрёдингера

Примечания

Ссылки

• (англ.)
• от 10 августа 2014 на Wayback Machine // NATURE COMMUNICATIONS 29.07.2014, (англ.)
• (англ.)
• от 3 августа 2014 на Wayback Machine
• от 30 июля 2014 на Wayback Machine