Tranziţia de la un sistem cuantic la unul clasic poate fi explicată prin imprecizia de determinare a referinţelor de măsură. Lumea clasică şi lumea cuantică sunt, în mod evident, foarte diferite, dar modul prin care se produce tranziţia între aceste aceste sisteme fizice este mai puţin evident. Cea mai cunoscută încercare de a explica tranziţia de la cuantic la clasic este reprezentată de fenomenul de decoerenţă care se bazează pe ideea că interacţiunile unui sistem cuantic cu mediul înconjurător distrug coerenţa cuantică şi determină ca un sistem cuantic să devină clasic.

 

 


Cu toate acestea, în ultimii ani fizicienii au studiat unele explicaţii alternative care se bazează pe capacitatea limitată a unui observator de a controla precizia măsurătorilor efectuate asupra unui sistem cuantic. Ideea este că un sistem care pare să manifeste un comportament cuantic atunci când este observat prin intermediul unor măsurători foarte precise va tinde să se comporte într-un mod clasic dacă măsurătorile efectuate asupra sa nu sunt delicate sau sunt imprecise. În acest caz, operaţia de măsurare va produce tranziţia de la cuantic la clasic.

Problema este că imprecizia unor măsurători nu provoacă întotdeauna tranziţia de la o stare cuantică la una clasică şi fizicienii nu sunt siguri în ce condiţii exacte trebuie efectuate măsurătorile pentru a provoca trecerea de la un sistem cuantic la unul clasic.

Într-un nou studiu publicat în Physical Review Letters, fizicienii Hyunseok Jeong şi Youngrong Lim de la Seoul National University din Seul, Coreea şi M. S. Kim de la Imperial College din Londra, Marea Britanie, au propus o explicaţie pentru tranziţia de la lumea cuantică la cea clasică.

Ei au explicat faptul că un proces complet de măsurare este compus din două părţi: o parte presupune stabilirea şi controlul unei referinţe de măsură (de exemplu sincronizarea sau un unghi), iar cealaltă parte este reprezentată de detecţia finală. Toate studiile anterioare s-au concentrat asupra rezoluţiei de slabă calitate a procesului final de detecţie.

În acest caz fizicienii au analizat ambele părţi ale procesului de măsurare şi au constatat că lipsa lor de precizie conduce la rezultate complet diferite. Principalul rezultat obţinut de cercetători arată că o referinţă de măsură imprecisă conduce întotdeauna la o tranziţie de la cuantic la clasic, în timp ce o detecţie finală imprecisă nu generează acest efect. Acest lucru se datorează faptului că prin creşterea dimensiunii sistemului cuantic, cum ar fi prin mărirea numărului de fotoni implicaţi într-o stare de inseparabilitate cuantică, se poate obţine o detecţie finală imprecisă, dar nu şi o referinţă de măsură imprecisă.

„Rezultatele noastre au dezvăluit un element critic, anterior necunoscut, în procesul tranziţiei de la cuantic la clasic", a declarat Jeong pentru Phys.org. „În studiile anterioare efectuate asupra acestui subiect cercetătorii au acordat atenţie rezoluţiei de măsurare de slabă calitate (de exemplu, eficienţa detecţiei finale) pentru a explica tranziţia de la cuantic la clasic, dar aceasta nu conduce la o tranziţie de la cuantic la clasic în anumite condiţii. Pe de altă parte, o referinţă de măsură imprecisă oferă o modalitate mai bună pentru a explica tranziţia de la cuantic la clasic, pe baza a ceea ce am putut vedea până în prezent, fără nicio excepţie. Rezultatele noastre oferă perspective noi în tranziţia de la cuantic la clasic şi permit o înţelegere mai aprofundată a procesului de măsurare prin dezvăluirea importanţei pe care o are capacitatea observatorului de a controla referinţele de măsură".

Cercetătorii arată faptul că imprecizia de măsură şi decoerenţa sunt explicaţii complementare ale aceleaşi probleme.

„Abordarea bazată pe imprecizia măsurătorilor ne permite să explicăm o parte din tranziţia de la cuantic la clasic care nu poate fi explicată prin decoerenţă şi vice-versa", declară Jeong. „Ele nu sunt contradictorii între ele şi nici nu se substituie una pe alta".

Analizele sugerează că această constatare este valabilă pentru o gamă largă de sisteme fizice, precum cele optice, atomice şi mecanice şi în cazul unor sisteme care folosesc diverse grade de libertate. În viitor, cercetătorii speră să investigheze mai departe consecinţele acestor rezultate.

„Sperăm să putem prezenta o imagine mai generală şi mai completă a tranziţiei de la cuantic la clasic în viitoarea noastră cercetare", a spus Jeong. „În studiul nostru publicat recent am investigat mai multe tipuri diferite de sisteme fizice pentru a susţine afirmaţia noastră. Există, totuşi, necesitatea de a dovedi, în mod evident, afirmaţia noastră într-un mod general şi în cazul unor sisteme arbitrare. În general, noi vom explora mai departe frontierele dintre lumea cuantică şi cea clasică pentru a înţelege şi a clarifica când şi cum sistemele cuantice devin clasice şi vice-versa".

Traducere de Cristian-George Podariu după quantum-to-classical-transition-fuzziness cu acordul editorului