Kvantna fizika je suštinski čudna, toliko da su nam potrebni misaoni eksperimenti skrivenih mačaka u kutijama i metafore novčića koji se okreću da bismo uopšte počeli da shvatamo njene zakone.
Ipak, čak i u našem klasičnom svetu, gde je fizika intuitivnija, nijanse kvantnog ponašanja mogu se predstaviti korišćenjem relativno jednostavnih scenarija.
Istraživači koji su eksperimentisali sa sićušnim kapljicama ulja koje teku niz dva susedna kanala u kadi vibrirajuće tečnosti otkrili su da se ponašanje kapljica poklapa sa poznatim kvantnim misaonim eksperimentom.
„Ispostavilo se da ovaj hidrodinamički eksperiment sa pilot talasima pokazuje mnoge karakteristike kvantnih sistema za koje se ranije smatralo da je nemoguće razumeti iz klasične perspektive“, kaže Džon Buš, dinamičar fluida sa Masačusetskog tehnološkog instituta (MIT).
Buš i njegov kolega, fizičar sa MIT-a Valeri Frumkin, oponašali su tester bombe Elitzur-Vaidman – dobro poznati primer merenja bez interakcije – koji su bili u stanju da izvuku detalje o kvantnom stanju jednog objekta koristeći nežno milovanje talasa drugog objekta bez ometanja bilo kojeg delikatna priroda.
Pristup je primenjen na tehnologiju snimanja niskog intenziteta, iako uprkos njenoj upotrebi, ne postoji konsenzus o tome šta „bez interakcije“ fizički znači.
U eksperimentu sa testerom bombe, foton je podeljen u dva stanja odjednom (superpozicija). Ta dva stanja putuju niz jedan od dva kanala, a pola vremena jedan od tih kanala ima ‘bombu’ u sebi – analogiju za objekat koji može da uništi superpoziciju apsorbujući foton i uništavajući sopstveno kvantno stanje u proces
Ako foton izađe iz sistema, verovatno nije naleteo na bombe. Sada je magija kvantne fizike u tome što nam stanje podeljenog fotona kada se rekombinuje u jednu celinu takođe može reći da li je bomba bila tamo ili nije – čak i kada je foton zauzeo drugi kanal – a da nikada nije ‘detonirao’ bombu.
Ovo nema smisla sa stanovišta klasične fizike, ali zato imamo kvantnu fiziku. U osnovi, bomba ometa verovatnoće koje superpozicija stvara za foton. Ta interferencija se može detektovati kada se na kraju izmeri talasna priroda fotona.
Stoga je iznenađujuće pronaći isti rezultat u ovoj studiji u klasičnoj postavci.
Kapljice su zauzele mesto fotona, a talasi tečnosti koje su stvorili delovali su kao verovatnoće superpozicije – ako te talase koje se šire udare u bombu, to utiče na kapljicu dok se dva kanala ponovo spajaju, čak i ako je sama kapljica preuzela drugi kanal.
Tehnički, eksperiment ima više zajedničkog sa tumačenjem kvantnih eksperimenata koji se nazivaju teorija pilot talasa, gde interagujući talasi koji nose sitne čestice za surfovanje vode karakteristike objekta.
Statistički, klasični eksperiment se poklapao sa testerom bombe Elitzur-Vaidman. Istraživači kažu da pokazuje most između fiksnog, čvrstog sveta klasične fizike i nejasnijeg, manje izvesnog kvantnog područja.
Ovo nam pomaže da bolje razumemo zašto se kvantna ponašanja poput talasa mogućnosti „kolapsiraju“ u diskretna stanja.
„Ovde imamo klasični sistem koji daje istu statistiku kao što se javlja u testu kvantne bombe, koji se smatra jednim od čuda kvantnog sveta“, kaže Buš.
„U stvari, otkrivamo da taj fenomen ipak nije tako divan. I ovo je još jedan primer kvantnog ponašanja koji se može razumeti iz perspektive lokalnog realista.“
