Wigner’s day off

Заскучали без друзей Вигнера? На зимних каникулах они не остались одни дома, а совместили модное паломничество на австрийский горнолыжный курорт (отмечу мимоходом, что мне такой вид отдыха в лучшем случае безразличен, в худшем противен) с шестифотонными экспериментами по проверке независимости квантовой механики от заторного бревна в глазу смотрящего.

Напомню, что в прошлогодней работе, вызвавшей ожесточенные споры среди авторитетов в сферах квантовой информатики и, что еще хуже, философии познания, Ренато Реннер и Даниэла Фраухигер пришли к “теореме о запрете самореференции”. Теперь коллектив исследователей из Эдинбурга, Гренобля и Инсбрука нацелился на проверку второго тезиса в триаде Реннера-Фраухигер, где три утверждения не могут быть истинны одновременно в рамках непротиворечивой внутренне квантовой теории.

А именно, предстояло проверить, выполняется ли принцип согласованности измерений/предсказаний квантовых агентов в опыте, объединяющем Gedankenexperiment Вигнера и квантовую криптографию. Представим пару физических систем, доступ к которым имеют две независимые лаборатории, возглавляемые Алисой и Бобом соответственно. Алиса и Боб берут отгул и доверяют (неразрушающие) измерения состояния соответствующих систем “друзьям Вигнера”: приятельнице Боба и бойфренду Алисы. Те сохраняют результаты измерений в своей памяти либо на носителе классического компьютера.

Алиса и Боб вправе при каждом прогоне эксперимента выбрать из двух вариантов действий: измерить состояние, записанное друзьями, и тем самым определить значения случайных переменных A(0) и B(0), или измерить совместно состояние системы, вверенной другу/подруге, и результат, полученный другом/подругой, определив собственный набор фактов через значения переменных A(1) и B(1). Возможно ли, чтобы даже при условии, что “друзья Вигнера” сообщают о факте регистрации определенного результата (не выдавая точного значения), Алиса и Боб наблюдали интерференцию, которую это измерение должно, по идее, разрушить?

Подобное расхождение показывало бы, что совмещенное распределение вероятности измерений, как и в модели Реннера-Фраухигер, не допускает одновременного соблюдения всех трех условий локальности, свободы воли при измерении и независимости результатов от присутствия наблюдателя.

Действительно, так и происходит в реальности шестифотонного эксперимента, где задействованы Алиса, Боб и пара друзей Вигнера.

Следует подчеркнуть, что в этом случае проверяются (и опровергаются) не уже привычные по экспериментам Алена Аспе неравенства Белла, а неравенство CHSH близ предела Цирельсона. Теоретически ожидаемые значения для разных вероятностей составляют

¼(1+ √½) ~ 0.427,

¼(1 — √½) ~ 0.073,

или, в тривиальном случае, 0.

Экспериментальное значение параметра корреляций составило 2.416, в то время как неравенство CHSH требовало бы точно 2:

S = <A(1)B(1)> + <A(1)B(0)> + <A(0)B(1)> − <A(0)B(0)> ≤ 2.

Это значение, однако, меньше теоретической границы квантовых корреляций (2√2), найденной Цирельсоном еще до эмиграции из Старой Империи, но, видимо, уже после того, как ему выдвинули требования компенсировать затраты на лучшее в мире образование.

На первый взгляд, разногласия между наблюдениями Алисы-Боба и “друзей Вигнера” можно снять, отказав накопителям данных классического лабораторного компьютера в статусе наблюдателя, ведь они (и, рассуждая консервативно, человеческие сознания) неспособны к пребыванию в суперпозиции. Сам Вигнер придерживался именно такой точки зрения. Однако авторы считают, что фундаментальные разногласия с присутствующими в лабораториях друзьями не удается так просто свалить на природу регистратора : результаты измерений входят в противоречие независимо от размера и/или сложности наблюдателя, потому что градаций по размеру и/или сложности не проводит теория, на которой основаны экспериментальные протоколы.

Но вдруг все обстоит наоборот?

Для некоторых такой выход наверняка представится более удобным, хотя и менее эстетичным, нежели многомировая интерпретация с ее привилегированным наблюдателем глобальной волновой функции многих вариантов реальности — или КуБизм, “квантовая байесовщина”, где квантовомеханические модели рассматриваются как инструменты измерения степени личной веры наблюдателя в результаты экспериментов, а коллапс волновой функции приравнивается к обновлению символа веры после стимуляции новым (так и хочется сказать, чувственным) опытом.

LoadedDice