Дослідники продемонстрували ключовий механізм, який пояснює, як нечітка, імовірнісна природа квантового світу поступається місцем чіткій, послідовній реальності, яку ми сприймаємо. Дослідження підтверджує, що згода щодо об’єктивної реальності не потребує досконалих вимірювань, але виникає природним шляхом навіть із неточних спостережень, що підтверджує теорію квантового дарвінізму.
Таємниця класичної реальності
На квантовому рівні частинки існують у суперпозиції станів до моменту вимірювання. Однак повсякденні об’єкти виглядають певними, без будь-якої квантової нечіткості. Десятиліттями фізики намагалися пояснити цей перехід від квантової невизначеності до класичної визначеності.
Провідним поясненням, запропонованим Войцехом Зуреком у 2000 році, є квантовий дарвінізм. Ця ідея припускає, що певні квантові стани більш «пристосовані» до виживання в навколишньому середовищі, тобто вони ефективніше відтворюють себе через взаємодію з навколишнім середовищем. Потім спостерігачі сприймають ці домінуючі стани як об’єктивну реальність. Якщо кілька спостерігачів незалежно один від одного спостерігають той самий відтворений стан, вони погоджуються щодо того, що є «реальним».
Неточні спостереження все ще призводять до згоди
Нове дослідження Стіва Кемпбелла з Університетського коледжу Дубліна та його колег показало, що навіть грубі вимірювання можуть привести до об’єктивної згоди. Команда переосмислила проблему як проблему квантового зондування: скільки інформації про властивості об’єкта (наприклад, частоту світла) потрібно зібрати, щоб дійти певного висновку.
Використовуючи показник під назвою квантова інформаційна ефективність (QFI), вони обчислили, наскільки ефективно різні схеми вимірювання можуть виявити об’єктивну властивість. Дивно, але результати показали, що спостерігачі, які здійснюють неточні вимірювання, все одно можуть дійти тих самих висновків, маючи достатньо даних.
«Тупе вимірювання може працювати так само добре, як і набагато складніше», — каже Габріель Ланді з Рочестерського університету. «Це один із способів побачити появу класичності: коли фрагменти стають достатньо великими, спостерігачі починають погоджуватися навіть із простими вимірюваннями».
Наслідки та майбутні дослідження
Це дослідження поєднує теоретичний квантовий дарвінізм із практичними квантовими експериментами, що полегшує перевірку в реальних системах. Дієго Вишняцький з Університету Буенос-Айреса зазначає, що QFI, ключова концепція квантової теорії інформації, раніше не застосовувалася до квантового дарвінізму, що потенційно відкриває нові експериментальні шляхи.
Г. Массімо Пальма з Університету Палермо додає, що хоча це важливий крок, для подальшого зміцнення теорії необхідно змоделювати більш складні системи. Ланді та його команда вже планують експерименти із захопленими іонними кубітами, щоб порівняти часові рамки для появи об’єктивності з відомими квантовими властивостями кубітів.
По суті, це дослідження показує, що поява класичної реальності полягає не в ідеальному спостереженні, а у величезній кількості взаємодій із середовищем, які вибирають стабільні, відтворювані квантові стани. Отримані дані підтверджують ідею про те, що наше загальне сприйняття об’єктивного світу не є фундаментальною властивістю природи, а виникає як явище.
