Kvantové zobrazování a duch Schrödingerovy kočky  
Ve Vídni kvantově zobrazili šablonu ve tvaru kočky s pomocí entanglovaných párů infračerveného a červeného fotonu. Erwin Schrödinger by se jistě divil.


 

Zvětšit obrázek
Duch Schrödingerovy kočky. Kredit: Gabriela Barreto Lemos.

Když chcete získat obrázek nějakého objektu, tak ho obvykle osvítíte nějakým elektromagnetickým zářením a pak použijete zařízení, které toto záření zase zachytí. Není to vlastně nic moc složitého, jen si podle povahy zobrazované věci musíte vybrat vhodné záření. Bohužel, v celé řadě situací zjistíte, že ideálně vhodné záření vlastně neexistuje.

 

Zvětšit obrázek
Gabriela Barreto Lemos.
Kredit: G.B. Lemos.

Pozoruhodné a docela dechberoucí řešení, jak překonat tuhle zdánlivě neprostupnou překážku, nabízí nejnovější Nature. Píšou tam o experimentu týmu mladé fyzičky Gabriely Barreto Lemos z Institutu kvantové optiky a kvantové informace Rakouské akademie věd a také z Vídeňského centra pro kvantovou vědu a technologii (VCQ) při Vídeňské univerzitě. Kvantově zobrazovaný objekt při něm osvětluje záření, které zůstává nezachyceno a záření, které vytváří výsledný snímek, zase nikdy nepřijde do styku s dotyčným objektem.

 

Jak je možné, že to funguje? Lemosová a spol. si důmyslně vypomáhají legendárním jevem kvantové mechaniky, kvantovým provázáním, čili entanglementem. Ve svém experimentu totiž použili entanglované páry fotonů, které vznikají při průchodu laserového paprsku nelineárním krystalem. Vědci osvětlovali laserem dva krystaly, přičemž v každém z krystalů vznikl pár entanglovaných fotonů – vždy jeden infračervený a jeden červeného světla. Zobrazovaný objekt přitom umístili mezi zmíněné krystaly.

 

Zvětšit obrázek
Experiment s kvantovým zobrazováním. Kredit: Lois Lammerhuber.

Experiment byl uspořádán tak, že z páru fotonů z jednoho krystalu prošel do druhého krystalu vždy jen ten infračervený. Zároveň nebylo možné zjistit, ve kterém krystalu vznikl konkrétní pár fotonů, a infračervené foton nepřinesly o zobrazovaném objektu žádnou informaci. Tu totiž díky kvantovému provázání obsahovaly červené fotony, i když se objektu nikdy nedotkly. Když Lemosová a spol. zkombinovali dráhy červených fotonů z prvního a druhého krystalu, tak se nakonec před nimi vynořil snímek zobrazovaného objektu.

 

Zvětšit obrázek
Experiment se Schrödingerovou kočkou. Kredit: Dhatfield, Wikimedia Commons.

S objektem se setkaly pouze infračervené fotony, ty ale použitá kamera vůbec nedokázala zachytit. Koneckonců, prý prakticky nejde sehnat komerčně dostupnou kameru na slabé infračervené světlo. Lemosová si s kolegy pochvaluje, jak je jejich technologie kvantového zobrazování všestranná, že umožní zobrazování ve významné oblasti infračerveného světla středních vlnových délek. Těšit se mohou v biologii, medicíně i jinde.

 

Není to ale jenom samotná podivuhodná technologie, kdo si zaslouží uznání. Tým Lemosové měl taky úžasný nápad pro publikaci v časopisu Nature a pro fascinovaná média celé planety ze všech možných obrázků zobrazit právě siluetu kočky. Prostě paráda. Jakoby vyvolali ducha Schrödingerovy kočky, která je ve slavném myšlenkovém experimentu z roku 1935 živá a mrtvá zároveň. A když do Nature propašujete ducha, patří vám svět.

 

 

What can Schrödinger"s cat teach us about quantum mechanics? - Josh Samani. Kredit: TED-Ed.


Literatura

University of Vienna 28.8. 2014, Nature 512, 409–412, Wikipedia (Quantum entanglement, Schrödinger"s cat).

 

Autor: Stanislav Mihulka
Datum: 29.08.2014 21:33
Tisk článku

Kočka Zvonilka -
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 175 Kč
cena: 154 Kč
Kočka Zvonilka


Diskuze:

Xavier Vomáčka,2014-09-01 10:49:57

Nepopírám QM, popírám interpretaci uživatele Pavel A1.

Odpovědět

Xavierovi Vomáčkovi: Pochopitelně mohou

Farrence Kotraphali,2014-08-31 12:33:30

Existenci kvantových počítačů připouští jádro QM. Interpretace jí tudíž schvalují všechny (protože používají stejné jádro). Nejde o jinou teorii (ale o "interpretaci"). Něco jsem našel zde: http://physics.stackexchange.com/questions/59346/does-quantum-computing-rely-on-particular-interpretations-of-quantum-mechanics

Odpovědět

Schrödingerova kočka

Pavel A1,2014-08-29 22:48:54

To, že Schrödingerova kočka je současně živá i mrtvá je hodně rozšířený omyl.

Jak vypadá vlnová funce té kočky? Je to:
a*|živá> + b*|mrtvá>,
kde a b jsou koficienty měnící se v čase. A uvědomme si, že ta funkce určuje pravděpobnost nalezení kočky ve stavu |živá> nebo | mrtvá> a že + v pravděpodobnosti znamená NEBO. Tedy ta kočka je živá NEBO mrtvá (s pravděpodobností v čase se vyvíjející) a to už až tak nepochopitelné není, že?

Odpovědět


Xavier Vomáčka,2014-08-29 23:49:48

Jak to, že potom pracuje kvantový počítač, který právě využívá skutečnosti, že všechny qubity jsou kvantové superpozici stavů 0 a 1?

Odpovědět


Roman Horváth,2014-08-31 04:52:27

Je to tak. Hodilo by sa mi napísať „súhlasím so všetkými“… Kedysi som v kv. mech. tiež hľadal akúsi „poéziu“. Hovoril som si: To predsa nemôžu myslieť vážne, to sú asi len nejaké terminologické kódy, poetické obrazy, expresívne vyjadrenia. Časom som pochopil, že nie sú. Všetko je to myslené presne tak ako to je povedané a experimenty a praktické aplikácie vypovedajú o tom, že to tak zrejme bude.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni