Оказывается, даже в нашем классическом мире можно воссоздать подобие квантового поведения систем с помощью относительно простых сценариев.
Исследователи, экспериментировавшие с крошечными капельками масла, стекающими по двум соседним каналам в ванне с вибрирующей жидкостью, обнаружили, что поведение капелек соответствует одному мысленному квантовому эксперименту.
«Оказалось, что этот гидродинамический эксперимент с волной-пилотом демонстрирует многие особенности квантовых систем, которые ранее считались невозможными для понимания с классической точки зрения», — говорит Джон Буш, специалист по динамике жидкостей из Массачусетского технологического института (MIT).
Буш и его коллега, физик Валери Фрумкин из Массачусетского технологического института, эмулировали работу бомбы-испытателя Элитцура-Вайдмана — известного примера измерения состояния частицы без воздействия на неё — и смогли получить подробную информацию о квантовом состоянии одного объекта, используя волны другого.
Этот подход уже применяется в технологии низкоинтенсивной визуализации, но, несмотря на его реальное использование, у учёных нет единого мнения о том, что означает «отсутствие взаимодействия» с физической точки зрения.
В эксперименте с бомбой-испытателем фотон расщепляется сразу на два состояния (суперпозиция). Эти два состояния проходят по одному из двух каналов, и в половине случаев в одном из этих каналов находится «бомба» — аналогия с объектом, который может разрушить суперпозицию, поглотив фотон и уничтожив при этом своё собственное квантовое состояние.
Если фотон выходит из системы, то, скорее всего, он не столкнулся ни с какой бомбой. Магия квантовой физики заключается в том, что состояние расщеплённого фотона, когда он рекомбинируется в единое целое, также может сказать нам, была ли там бомба или нет — даже если фотон пошёл по другому каналу — без «взрыва» бомбы.
Проще говоря, бомба взаимодействует с вероятностями, которые суперпозиция создаёт для фотона. Это вмешательство можно обнаружить, если в конце эксперимента измерить параметры фотона.
Удивительно, что в данном исследовании тот же результат был получен в классической установке. Капли заняли место фотонов, а создаваемые ими пульсации жидкости действовали как суперпозиция вероятностей: если эти расширяющиеся пульсации попадают в бомбу, это отражается на капле, поскольку информация с двух каналов сливается в одно, даже если сама капля физически шла по одному каналу.
Статистически классический эксперимент совпал с бомбой-испытателем Элитцура-Вайдмана. Исследователи говорят, что это пример мостика, перекинутого между твёрдым и фиксированным миром классической физики и более туманной, менее определённой квантовой областью.
