 |
|
Mencoba menjelaskan kuantum "aksi seram di kejauhan" menggunakan segala jenis relativitas Einstein sinyal lubang terhadap konsep kita dari ruang-waktu mulus. (Kredit: Timothy Yeo / CQT, National University of Singapore) |
ScienceDaily (Oct. 28 2012) - Fisikawan telah mengusulkan eksperimen yang bisa memaksa kita untuk membuat pilihan antara ekstrem untuk menggambarkan perilaku alam semesta.
ScienceDaily (Oct. 28 2012) - Fisikawan telah mengusulkan percobaan bahwa usulan coThe berasal dari tim peneliti internasional dari Swiss, Belgia, Spanyol dan Singapura, dan diterbitkan 28 Oktober di Alam Fisika. Hal ini didasarkan pada apa yang para peneliti sebut 'pengaruh ketidaksetaraan tersembunyi'. Ini memperlihatkan bagaimana kuantum prediksi menantang pemahaman kita tentang sifat terbaik dari ruang dan waktu, teori relativitas Einstein.
"Kami tertarik pada apakah kita dapat menjelaskan fenomena yang funky kita amati tanpa mengorbankan rasa kita hal-hal yang terjadi dengan lancar dalam ruang dan waktu," kata Jean-Daniel Bancal, salah seorang peneliti di balik hasil baru, yang melakukan penelitian di Universitas Jenewa di Swiss. Dia sekarang di Pusat Quantum Technologies di National University of Singapore.
Menarik, ada prospek nyata melakukan tes ini.
Implikasi dari teori kuantum telah mengganggu fisikawan sejak teori itu ditemukan pada awal abad ke 20. Masalahnya adalah bahwa teori kuantum memprediksi perilaku aneh untuk partikel - seperti dua 'dilibatkan' partikel berperilaku sebagai salah satu bahkan ketika jauh. Hal ini tampaknya melanggar rasa kita sebab dan akibat dalam ruang dan waktu. Fisikawan menyebut perilaku seperti 'nonlokal'.
Itu Einstein yang pertama kali menarik perhatian pada implikasi mengkhawatirkan apa yang dia sebut "aksi seram di kejauhan" diprediksi oleh mekanika kuantum. Ukur satu di sepasang atom terjerat memiliki magnet 'spin' mengarah ke atas, misalnya, dan fisika kuantum mengatakan yang lain segera dapat ditemukan menunjuk ke arah yang berlawanan, di mana pun dan bahkan ketika seseorang tidak bisa memprediksi sebelumnya yang partikel akan melakukan apa. Akal sehat mengatakan kepada kita bahwa setiap perilaku yang terkoordinasi tersebut harus berasal dari salah satu dari dua pengaturan. Pertama, itu bisa diatur terlebih dahulu. Pilihan kedua adalah bahwa hal itu bisa disinkronisasi oleh beberapa sinyal yang dikirim antara partikel.
Pada tahun 1960, John Bell datang dengan tes pertama untuk melihat apakah partikel terjerat mengikuti akal sehat. Secara khusus, tes cek a 'Bell ketimpangan' apakah perilaku dua partikel 'bisa saja didasarkan pada pengaturan sebelumnya. Jika pengukuran melanggar ketidaksamaan, pasang partikel melakukan apa teori kuantum mengatakan: bertindak tanpa 'variabel tersembunyi lokal' mengarahkan nasib mereka. Mulai tahun 1980-an, percobaan telah menemukan pelanggaran waktu ketidaksetaraan Bell dan waktu lagi.
Teori kuantum adalah pemenang, tampaknya. Namun, tes konvensional ketidaksetaraan Bell tidak pernah bisa benar-benar membunuh harapan cerita akal sehat yang melibatkan sinyal yang tidak mencemoohkan prinsip relativitas. Itulah mengapa para peneliti berangkat untuk merancang sebuah ketimpangan baru yang akan menyelidiki peran sinyal secara langsung.
Percobaan telah menunjukkan bahwa jika Anda ingin memanggil sinyal untuk menjelaskan hal-hal, sinyal harus melakukan perjalanan lebih cepat dari cahaya - lebih dari 10.000 kali kecepatan cahaya, pada kenyataannya. Bagi mereka yang tahu bahwa relativitas Einstein menetapkan kecepatan cahaya sebagai batas kecepatan universal, gagasan sinyal bepergian 10.000 kali lebih cepat sebagai cahaya sudah menetapkan lonceng alarm berdering. Namun, fisikawan memiliki getout: sinyal tersebut mungkin tinggal sebagai 'pengaruh tersembunyi' - bisa digunakan untuk apa-apa, dan dengan demikian tidak melanggar relativitas. Hanya jika sinyal dapat dimanfaatkan untuk lebih cepat dari cahaya komunikasi mereka secara terbuka bertentangan dengan relativitas.
Ketidaksamaan pengaruh baru yang tersembunyi menunjukkan bahwa mendapatkan-out tidak akan bekerja ketika datang ke prediksi kuantum. Untuk menurunkan ketimpangan mereka, yang menetapkan sebuah pengukuran keterikatan antara empat partikel, para peneliti menganggap perilaku apa yang mungkin selama empat partikel yang dihubungkan dengan pengaruh yang tetap tersembunyi dan perjalanan yang di beberapa kecepatan yang terbatas sewenang-wenang.
Secara matematis (dan pikiran-bogglingly), kendala mendefinisikan obyek 80-dimensi. Ketidaksamaan pengaruh diuji tersembunyi adalah batas bayangan ini bentuk 80-dimensi gips dalam 44 dimensi. Para peneliti menunjukkan bahwa prediksi kuantum dapat berada di luar batas ini, yang berarti mereka akan melawan salah satu asumsi. Di luar batas, baik pengaruh tidak bisa tetap tersembunyi, atau mereka harus memiliki kecepatan yang tak terbatas.
Kelompok eksperimen sudah dapat melibatkan empat partikel, sehingga tes layak dalam waktu dekat (meskipun ketepatan percobaan akan perlu untuk meningkatkan untuk membuat perbedaan terukur). Seperti tes akan mendidih ke mengukur satu nomor. Dalam Universe mengikuti hukum relativistik standar yang kita digunakan untuk, 7 adalah batas. Jika alam berperilaku seperti fisika kuantum memprediksi, hasilnya bisa naik menjadi 7,3.
Jadi jika hasilnya lebih besar dari 7 - dengan kata lain, jika sifat kuantum dari dunia dikonfirmasi - apa artinya?
Di sini, ada dua pilihan. Di satu sisi, ada pilihan untuk menentang relativitas dan 'unhide' pengaruh, yang berarti menerima lebih cepat dari cahaya komunikasi. Relativitas adalah teori sukses yang peneliti tidak akan mempertanyakan ringan, sehingga untuk banyak fisikawan ini dipandang sebagai kemungkinan yang paling ekstrim.
Pilihan yang tersisa adalah untuk menerima bahwa pengaruh harus jauh cepat - atau bahwa ada beberapa proses yang memiliki efek setara bila dilihat dalam ruang-waktu kami. Tes saat ini tidak bisa membedakan. Either way, itu akan berarti bahwa alam semesta secara mendasar nonlokal, dalam arti bahwa setiap bit Semesta dapat dihubungkan ke bit lain di mana saja, seketika. Bahwa koneksi tersebut mungkin menentang intuisi kita sehari-hari dan merupakan solusi lain yang ekstrim, tapi bisa dibilang lebih baik untuk lebih cepat dari cahaya komunikasi.
"Hasil kami memberikan bobot pada gagasan bahwa korelasi kuantum entah muncul dari luar ruang-waktu, dalam arti bahwa ada cerita dalam ruang dan waktu dapat menggambarkan mereka," kata Nicolas Gisin, Profesor di University of Jenewa, Swiss, dan anggota tim .
Para peneliti yang melakukan pekerjaan, di samping Dr Bancal dan Prof Gisin, adalah Dr Stefano Pironio dari Free University of Bruxelles di Belgia, Profesor Antonio acin dari Institut Ilmu Pengetahuan Foton (ICFO) di Barcelona, Dr Yeong-Cherng Liang dari University of Geneva, dan Profesor Valerio Scarani dari Pusat Quantum Technologies dan Departemen Fisika dari Universitas Nasional Singapura.