Kvanttifysiikka käsittelee hyvin pienen valtakunnan, ja useimmat meistä eivät koskaan odota näkevänsä outoa maailmaa, jota se kuvaa. Mutta voimmeko? Viime aikoina Northwesternin yliopiston tutkija Geraldo Barbosa suunnitteli kokeilun vastaamaan tähän kysymykseen.
Kvanttivaikutus, jonka Barbosa toivoo näkevän, kutsutaan kvanttikytkentäksi, jossa kaksi tai useampia hiukkasia voi tulla "sotkeutuneiksi" niin, että vaikka ne erotetaankin avaruudessa, kun toimenpide suoritetaan yhdelle hiukkaselle, toinen hiukkaskirja reagoi välittömästi.
Yhteinen kokeilu, joka havainnollistaa häirintää, on laserin liittäminen erityiseen kristallityyppiin. Satunnaisesti laserista peräisin oleva fotonihiukkanen "jakaa" kahteen. Kahden uuden fotonin energia ja vauhti kukin ylittävät alkuperäisen polton arvon.
Nämä kaksi "tytär" fotonia ovat sekaisin - jos katsot yhden fotonin tilan, tiedät toisen tilan välittömästi. Einstein kuvaili tätä epäilyttävää yhteyttä "pelottavana toimintana kaukana".
Seuraavaksi fyysikot muuttavat lasersäteen muotoa kokeessa luomaan kuvan. He ovat havainneet, että kuva ei näy, ellei kaksi ilmaisinta kykene "näkemään" fotoneja samanaikaisesti.
Vaikka nämä fysiikkakokeilut käyttävät ilmaisimia "näkemään" fotoneja ja tuloksena olevia kuvia, Barbosa ennustaa kokeilun, jossa henkilön verkkokalvot toimivat ilmaisimina. [Upeat valokuvat erittäin pienestä]
Spooky toiminta laboratoriossa
Kietoutuneilla fotoneilla on vastakkaiset polarisaatiotilat: toisin sanoen niiden aallot suuntautuvat eri tavoin. (Kvanttitasolla hiukkaset voivat toimia kuten aallot, ja aaltoja kuin hiukkaset.)
Näissä kokeissa, kun havaitaan vain yksi fotoni, se voi olla missä tahansa polarisaatiotilassa ja se voi osua ilmaisimeen milloin tahansa. Tämä tarkoittaa sitä, että tiedemiehet eivät voi selvittää, onko fotoni, joka tunkeutuu ilmaisimeensa, kiertämättömästä duosta. Ilman tätä tietämystä henkilö ei pysty rekonstruoimaan kuvaa, jota nämä fotonit on tarkoitus luoda.
Mutta kun tunnistetaan molemmat kammattu fotonit, voit selvittää fotonin polarisaatiotilan. Tietäen yhden, tiedät molemmat ja voit luoda kuvan uudelleen. "Spooky" -osa on se, että tarkkailemalla jotakin niistä fotoneista, joista olet poistanut kaikki muut mahdollisuudet - niin tarkkaillaan olevilla fotoneilla on oltava polarisoitumistilat, joita näet. Mutta miten sotkeutunut fotoni "tietää" missä valtiossa ollaan? Suhteellisuus sanoo, ettet voi saada tietoa matkustaa nopeammin kuin valo. Tarkkaillaan kammottavia fotoneja, vaikka ne "pakottavat" ne yhteen tiettyyn tilaan samanaikaisesti. [10 Faster-Than-Light Discoveryn vaikutukset]
Pohjimmiltaan molempien fotonien tiedot lisätään alkuperäisen kuvan luomiseksi. Tämä koe on tehty monta kertaa.
Mutta mitä tapahtuu, jos nämä kaksi ilmaisinta olivat ihmisen verkkokalvoja? Haluaako henkilö nähdä korkeamman asteen kuva tai vain klassinen, valon salama?
Tavallisesti näemme asioita tunnistamalla valon voimakkuuden useilla aallonpituuksilla. Eri aallonpituuksien sekoittaminen muodostaa kaikki erilaiset värit ja kylläisyydet.
Tämä tilanne olisi erilainen - jos aivot voisivat nähdä kvanttiefektejä, kuten kammottavia fotoneja, odotettaisiin erilainen kuva, kun katsottaisiin yhdellä silmällä kuin molemmilla. Tämä on syvempi kysymys kuin miltä näyttää, koska jos ihmiset näkevät tällaisia kuvia, se tarkoittaa, että makroskooppiset aivomme voivat nostaa hienovaraisia, mikroskooppisia kvanttivaikutuksia.
Seuraava askel kvanttinäkyvyssä
Barbosa sanoi, että tällaisen kokeilun luominen on edelleen vaikeaa. Yksi ongelma on signaali-kohinasuhde ihmisen hermosoluissa. Emme voi havaita yksittäisiä fotoneja, vaikka ne osuivat verkkokalvoihimme, koska tietty määrä fotoneja osuu silmiimme aivomme tulkitsemaan signaalia esimerkiksi valonlähteenä.
Papereissa, joka on lähetetty fysiikan esipainettu verkkosivusto arXiv, Barbosa toteaa, että on täysin selvää, että voisi tuottaa tarpeeksi fotoneja ihmisen verkkokalvon aiheuttaman reaktion käynnistämiseksi - vähintään seitsemän fotonia on tarpeen tehdä, ja he kaikki joutuisivat sekaisin.
Robert Boyd, opiston opettaja Rochesterin yliopistossa, sanoi, että hän ei näe periaatteessa mitään väärää ajatusta. "Täälläkin on kaksi mahdollisuutta" Boyd kirjoitti sähköpostissa WordsSideKick.comille. "Yksi on se, että ihmisen aivot eivät yksinkertaisesti toimi niin kuin Barbosa ehdottaa. Toinen on se, että se tekee, mutta se on niin heikko, että se ei ole havaittavissa."
Barbosa puolestaan sanoi, että hän on ajatellut tätä jo jonkin aikaa - hän teki joitain ensimmäisiä kokeita kvanttikuviensa kanssa hänen labssa vuonna 1994. Ja hän piirtää joitain laitteita, joita tarvitaan kokeilun tekemiseen, kuten kuten erityisiä suojalaseja fotonien saamiseksi verkkokalvon oikealle puolelle.
"Tämä osoittaisi vain, että monimutkainen hermojärjestelmä pystyy käsittelemään kvanttisignaaleja - hämmästyttävä ominaisuus", Barbosa kirjoitti.
👉 The study demonstrated for the first time super quick quantum random number generators that enable “spooky action at a distance” between superconducting quantum bits. This experiment’s results contradict Einstein, who once considered quantum entanglement impossible.
👉 Scientists just captured the first-ever photo of the phenomenon dubbed "spooky action at a distance" by Albert Einstein. That phenomenon, called quantum entanglement, describes a situation where particles can remain connected such that the physical properties of one will affect the other, no matter the distance (even miles) between them.
👉 Albert Einstein described the latter as “spooky action at a distance,” a principle allowing particles separated by distance to respond instantaneously and behave as a single system.
Fyysikko toivoo, että ihmisen aivot näkevät kvanttisen sekavuuden, einsteinin ilmiön, joka on nimeltään "pelottava toiminta etäisyydellä".