Kaj pa ti misliš o fotonih?

Skupina evropskih fizičark in fizikov je izvedla eksperiment, ki se dotika samih temeljev fizike in znanosti nasploh. Specifično pod vprašaj postavlja, kot preprint na arXivu začenjajo avtorji, vlogo opazovalca kot zadnjega arbitra univerzalnih dejstev.

Znanstvenice in znanstveniki so realizirali verzijo miselnega poskusa Wignerjevega prijatelja. Eugene Wigner si je predstavljal, da ima prijatelja, ki v laboratoriju opravlja meritev na delcu v superpoziciji dveh stanj. Ta prijatelj bo vedno izmeril samo eno stanje, vendar kot opazovalec Wigner ne more vedeti, katero. Če velja kvantna mehanika, je proces meritve unitarna transformacija. Za Wignerja je po meritvi njegov prijatelj v superpoziciji dveh stanj: v vsakem izmed njih je dobil drugačen rezultat meritve.

Sedaj sledi paradoks: Wigner si je zamislil, da bi lahko s tem prepletenim stanjem izvedel interferenčni poskus. Zanj torej ni očitno, da je njegov prijatelj dobil točno določen rezultat. Vendar bi mu ta prijatelj, če bi ga poklical po telefonu, vsakič znova zatrdil, da je pridobil čisto jasen rezultat. Kateri opazovalec se sedaj moti?

Miselni eksperiment je Wigner predlagal leta 1961, lani pa je Časlav Brukner z univerze na Dunaju predlagal shemo neenakosti Bellovega tipa za razširjeno verzijo eksperimenta, ki bi tako lahko postal ne samo miselni. Predlagal je verzijo poskusov, v katerih dva ali trije Wignerji opazujejo vsak svojega prijatelja in potem primerjajo svoja opazovanja med sabo.

Skupina fizičark in fizikov je v svojem eksperimentu izvedla verzijo z dvema Wignerjema, ki so ju poimenovali klasično: Alica in Bob. Vsak od njiju dobi eno polovico para prepletenih fotonov. Opremljena sta še vsak s svojim interferometrom in izvorom  prepletenih fotonov, s katerimi komunicirata s prijatelji. Jasno.

Neenakost Bellovega tipa je tu izjava o vsoti možnih rezultatov meritev na Aličinem in Bobovem interferometru, kot jo rekonstruirata njuna prijatelja. Posamezna rezultata sta samo dva, ena in minus ena, kombinacij pa je šestnajst. Vsota rezultatov bi v teoriji morala biti manjša od dve, izmerili pa so približno dve cela štiri, kar pet standardnih deviacij odstopanja.

Po besedah avtorjev bi robustna ponovitev teh rezultatov pomenila, da se moramo odreči eni izmed naslednjih treh stvari: svobodni izbiri, lokalnosti ali neodvisnosti izida meritev od opazovalca. Avtorji izberejo slednjo.

Za zaključek povejmo, da objavljen rezultat ni robusten. Ko so v osemdesetih začeli preverjati kršitev neke druge Bellove neenakosti, je izločitev sistemskih pristranskosti v meritvi trajala tri desetletja. Avtorji vseh pomanjkljivosti niso uspeli odpraviti, optimizma za nagel uspeh glede tega pa ne kažejo. Vsaj še nekaj časa bodo torej kvantna dejstva neodvisna od opazovalcev.