Auch Beobachter von Quantenereignissen sind von Unsicherheit betroffen.

Es wird immer besser. Was wäre, wenn B auch in einem Quantenobjekt mit zwei überlagerten Positionen fixiert wäre? Dann wird der Quantenzustand von A abhängig von den möglichen Positionen von B auf zwei verschiedene Arten gefüllt. Die Bestimmung des Quantenzustands von B bestimmt den Zustand von A, sodass A und B verschränkt sind.

Renato Renner, Physiker an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich, glaubt, dass eine sorgfältige Betrachtung von Quantenreferenzsystemen Diskrepanzen in unserem Verständnis der Quantenwelt beseitigen kann.

Bildnachweis: Julia Marsaler

Im obigen Beispiel haben wir gesehen, dass zwei typische Eigenschaften von Quantensystemen, Superposition und Verschränkung, vom Bezugssystem abhängen. „Die Hauptbotschaft ist, dass viele der Eigenschaften, die wir für sehr wichtig und in gewissem Sinne absolut halten, relational oder relativ sind.“ Anne-Catherine de la HametteCo-Autor einer aktuellen Arbeit.

Sogar die Reihenfolge der Ereignisse unterliegt der Strenge des Quantenbezugssystems. Beispielsweise können Sie anhand eines Referenzrahmens zu bestimmten Zeitpunkten auftretende Detektorklicks beobachten. Allerdings kann sich der Klick aus einem anderen Bezugsrahmen mit anderen Ereignissen überschneiden, die davor oder danach stattfinden. Ob Sie einen Klick als zu einem bestimmten Zeitpunkt auftretend oder als Überlagerung von Ereignissen in unterschiedlicher Reihenfolge beobachten, hängt von der Wahl Ihres Bezugsrahmens ab.

Sprungbrett zur Schwerkraft

Forscher hoffen, diese veränderte Quantenperspektive nutzen zu können, um die mysteriöse Natur der Schwerkraft zu verstehen. Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie, die klassische Gravitationstheorie, besagt, dass die Gravitation eine Verzerrung des Raum-Zeit-Gefüges durch massive Objekte ist. Aber wie verzerrt sich die Raumzeit, wenn sich das Objekt selbst in einer Überlagerung zweier Positionen befindet? „Das ist mit der normalen Quantenphysik und der Schwerkraft sehr schwer zu beantworten“, sagte er. Victoria-Kabelein Forscher in Bruckners Gruppe und Co-Autor der neuen Arbeit.

Wenn Sie jedoch zu einem Referenzrahmen wechseln, dessen Ursprung in der Überlagerung liegt, können große Objekte an bestimmten Positionen landen. Es ist nun möglich, das Gravitationsfeld zu berechnen. „Indem wir einen geeigneten Quantenreferenzrahmen finden, können wir ein Problem, das wir nicht lösen können, in ein Problem umwandeln, das einfach durch die Verwendung bekannter Standardphysik gelöst werden kann“, sagte Carvel.

Ein solcher Perspektivwechsel dürfte für die Analyse nützlich sein. Zukünftige Experimente Der Zweck besteht darin, sehr kleine Massen zu überlagern. Zum Beispiel Physiker Chiara Marlette Und Vlatko Vedral der Universität Oxford vorgeschlagen Platzieren Sie zwei Massen in zwei Positionen übereinander und untersuchen Sie, wie sich dies auf das Gravitationsfeld auswirkt. Die zunehmende Zahl von Versuchen, Quantenreferenzsysteme formal zu beschreiben, könnte uns helfen, diese Studien zur Wechselwirkung zwischen Schwerkraft und Quantentheorie zu verstehen, einem wichtigen Sprungbrett für eine Theorie der Quantengravitation.