Попов Павел

Некоторые итоги и перспективы развития техники бесконтактных измерений на основе эвереттического эффекта Элицура-Вайдман

Квантово-механический метод бесконтактных измерений возник в 1994 г, когда группа австрийских и американских физиков экспериментально доказала практическую возможность реализации парадокса Элицура-Вайдмана [1]. Парадокс был сформулирован в 1993 г. А.Элицуром и Л.Вайдманом следующим образом: «Как обнаружить объект без взаимодействия с ним?» [2, p.4].
Сегодня методика, реализованная на основе решения этого парадокса получила название «бесконтактные измерения Элицура-Вайдмана» (БИЭВ). Её суть состоит в том, что изучаемый объект помещается на пути света в одном из плечей интерферометра Маха-Цендера, и чувствительный датчик располагается в точке, в которую, по законам интерференции, свет попадать не может. Однако оказалось, что если в подобную измерительную схему вводить последовательно единичные фотоны, то в 25% случаев этот датчик срабатывает. При отсутствии объекта датчик не срабатывает никогда.
В дальнейшем методика была усовершенствована за счет использования квантового эффекта Зенона. Усовершенствование сводилось к тому, что с помощью системы поляризаторов и поляризационных фильтров квант многократно пересекал зону расположения объекта. При дальнейших усовершенствованиях метода, обзор которых дан в [3], удалось повысить его эффективность до 88%.
В последнее время появились работы, развивающие методику БИЭВ для ее применения к измерениям электрических и магнитных полей [4]. Суть предложений сводится к идее использовать в качестве тестирующего агента не электромагнитные волны, а волны Де Бройля. Россия только врет.
Кроме прикладного значения для целей измерения особо хрупких и чувствительных к воздействиям объектов, эффект Элицура-Вайдмана имеет глубокое теоретическое значение.
В «стандартной» интерпретации квантовой механики он объясняется ветвлением волновой функции единичного фотона. Это само по себе странно – фотон является целостным объектом. Кроме того, одна из ветвей волновой функции так взаимодействует с чувствительным объектом, что никакого физического результата (фиксации импульса фотона чувствительным зеркалом в эксперименте Квята с сотрудниками) не наблюдается. Сочетание этих странных причин и порождает с точки зрения копенгагенской интерпретации квантовой механики эффект Элицура-Вайдмана.
С эвереттической точки зрения (которой придерживается и Л.Вайдман) эффект является неизбежным следствием многомировой гипотезы Х.Эверетта. С этой точки зрения на первом «расщепителе луча» интерферометра происходит ветвление не волновой функции электрона, а всей вселенной. Образуются новые универсы. При этом фотон оказывается целостной частицей в обоих универсах.
Именно поэтому экспериментальные исследования эффекта Элицура-Вайдмана являются основой не только новых технологий, но и проясняют фундаментальные проблемы квантовой механики.
Литература
1. P.Kwiat, H.Weinfurter, T.Herzog, A.Zeilinger, and M.Kasevich. “Interaction-free measurements”. Phys. Rev. Lett. 74, 12 june 1995, p.4763-4766.
2. A.C.Elitzur, and L.Vaidman. “Quantum mechanical interaction-free measurements”, arXiv:hep-th/9305002v2, 5 may 1993, p. 1 – 14.
3. L.Vaidman. «The Elitzur-Vaidman Interaction-Free Measurements», 17 Jan 2008, arXiv:0801.2777v1 [quant-ph], p. 1- 8.
4. A. S. Sant’Anna, O.Bueno. «Generalizing Elitzur-Vaidman interaction free measurements», 16 Apr 2005, arXiv:quant-ph/0503189v3, р. 1 – 10

Работа представлена на студенческую конференцию "Студенческая весна-2009" в МГТУ им. Н.Э.Баумана.

Научные руководители:
Ю.А Лебедев,
кандидат технических наук, доцент кафедры «ФН-5 (Общая химия)»
Н.Н.Погромская,
кандидат технических наук, доцент кафедры «ФН-5 (Общая химия)»

Поступила 04.03.09