Naukowcy zademonstrowali kluczowy mechanizm wyjaśniający, w jaki sposób rozmyta, probabilistyczna natura świata kwantowego ustępuje miejsca jasnej, spójnej rzeczywistości, którą postrzegamy. Badanie potwierdza, że zgoda co do obiektywnej rzeczywistości nie wymaga doskonałych pomiarów, ale wynika naturalnie nawet z nieprecyzyjnych obserwacji – potwierdzając teorię darwinizmu kwantowego.
Tajemnica klasycznej rzeczywistości
Na poziomie kwantowym cząstki istnieją w superpozycji stanów aż do momentu pomiaru. Jednak przedmioty codziennego użytku wydają się określone, bez kwantowej niejasności. Przez dziesięciolecia fizycy próbowali wyjaśnić to przejście od niepewności kwantowej do klasycznej pewności.
Wiodącym wyjaśnieniem zaproponowanym przez Wojciecha Żurka w 2000 roku jest darwinizm kwantowy. Pomysł ten sugeruje, że pewne stany kwantowe są lepiej „przystosowane” do przetrwania w swoim środowisku – to znaczy, że replikują się skuteczniej poprzez interakcje ze swoim środowiskiem. Obserwatorzy postrzegają następnie te dominujące stany jako obiektywną rzeczywistość. Jeśli wielu obserwatorów niezależnie obserwuje ten sam odtworzony stan, zgadzają się co do tego, co jest „prawdziwe”.
Nieprecyzyjne obserwacje wciąż prowadzą do porozumienia
Nowe badania przeprowadzone przez Steve’a Campbella z University College Dublin i współpracowników wykazały, że nawet przybliżone pomiary mogą prowadzić do obiektywnej zgodności. Zespół przeformułował problem w problem wykrywania kwantowego: ile informacji o właściwościach obiektu (takich jak częstotliwość światła) należy zebrać, aby wyciągnąć określone wnioski.
Korzystając z metryki zwanej efektywnością informacji kwantowej (QFI), obliczyli, jak skutecznie różne schematy pomiarowe mogą wykryć obiektywną właściwość. Co zaskakujące, wyniki pokazały, że obserwatorzy dokonujący niedokładnych pomiarów nadal mogą dojść do tych samych wniosków, mając wystarczającą ilość danych.
„Głupi pomiar może działać równie dobrze, jak znacznie bardziej złożony” – mówi Gabriel Lundy z Uniwersytetu w Rochester. „To jeden ze sposobów, w jaki można zaobserwować pojawienie się klasyczności: kiedy fragmenty stają się wystarczająco duże, obserwatorzy zaczynają zgadzać się nawet z prostymi pomiarami”.
Implikacje i przyszłe badania
Badania te łączą teoretyczny darwinizm kwantowy z praktycznymi eksperymentami kwantowymi, co ułatwia testowanie w rzeczywistych systemach. Diego Vishnyatsky z Uniwersytetu w Buenos Aires zauważa, że QFI, kluczowa koncepcja kwantowej teorii informacji, nie była wcześniej stosowana w darwinizmie kwantowym, co potencjalnie otwiera nowe możliwości eksperymentalne.
G. Massimo Palma z Uniwersytetu w Palermo dodaje, że choć jest to znaczący krok, w celu dalszego wzmocnienia teorii należy modelować bardziej złożone systemy. Lundy i jego zespół planują już eksperymenty z uwięzionymi kubitami jonowymi, aby porównać ramy czasowe pojawienia się obiektywności ze znanymi właściwościami kwantowymi kubitów.
Zasadniczo badania te pokazują, że pojawienie się klasycznej rzeczywistości nie polega na doskonałej obserwacji, ale na ogromnej liczbie interakcji z otoczeniem, które wybierają stabilne, powtarzalne stany kwantowe. Odkrycia potwierdzają pogląd, że nasze ogólne postrzeganie obiektywnego świata nie jest podstawową właściwością natury, ale zjawiskiem wyłaniającym się.
