ניסוי אליצור-ויידמן
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
ניסוי אליצור-ויידמן הינו ניסוי מחשבה במכאניקה קוואנטית אשר הוצע לראשונה על-ידי הפיזיקאים הישראלים אבשלום אליצור (אוניברסיטת בר אילן) ו-לב ויידמן (אוניברסיטת תל אביב) ב-1993. הניסוי מנצל את תכונת הסופרפוזיציה הקוואנטית כדי ליצור מכאניזם שיאפשר לקבוע אם בוצעה מדידה קוואנטית.
המאמר המקורי של אליצור וויידמן המחיש את העיקרון באמצעות האנלוגיה הבאה: נניח כי קיים מאגר גדול של פצצות, כאשר על כל פצצה מורכב גלאי רגיש ביותר המחובר למרעום: די בפוטון בודד אשר יפגע בגלאי כדי להפעיל את המרעום ולפוצץ את הפצצה. חלק מהפצצות הן נפלים, כיון שהגלאי המורכב עליהן תקוע. הבעיה היא לגלות איזה מהפצצות תקינות, מבלי שיהיה צורך לפוצץ את כל התקינות.
נתקין את הניסוי הבא: פוטון בודד נשלח ממקור אור (A) ונפגש במראה כסופה למחצה (זו מראה שמעבירה חצי מהאור ואת החצי השני מחזירה). בשל תכונת הסופרפוזיציה הקוואנטית, הפוטון יעבור הן במסלול המוביל לפצצה (B), והן במסלול העוקף אותה. כאשר הפצצה היא נפל, הפוטון יגיע רק אל האינטרפרומטר (D), כיון שהרכבנו את הניסוי באופן כזה ששני המסלולים, זה החולף על-פני הפצצה וזה העוקף אותה, מבטלים אחד את השני באינטרפרומטר (C) (פעולה זו דומה לפעולת שני גלים הנמצאים בהפרשי פאזה, כך ששיאו של גל אחד מתלכד עם תחתיתו של הגל האחר וכתוצאה מכך לא נחווים גלים). אך מה יקרה כאשר הפצצה תקינה? במקרה כזה הגלאי שעל הפצצה פועל כמכשיר מדידה (ראה בעיית המדידה) וכתוצאה מכך הסופרפוזיציה מתמוטטת והפוטון יבחר באחד משני המסלולים: או שיגיע לגלאי (B) ויפוצץ את הפצצה, או לחלופין יעבור במסלול העוקף את הפצצה ויגיע עד למראה הכסופה למחצה הנמצאת ליד שני האינטרפרומטרים (C) ו- (D). אך כעת אין שני מסלולים המבטלים אחד את השני, והפוטון יכול להגיע הן אל האינטרפרומטר (D) והן אל האינטרפרומטר (C). במקרים בו יגיע אל (C), נהיה בטוחים שהפצצה איננה נפל, שכן מצב כזה לא יתכן כאשר לא מתקיימת מדידה והפוטון נמצא בסופרפוזיציה של שני מסלולים. אם נריץ את הניסוי מספר רב של פעמים, בחלק מהמקרים נפוצץ פצצות תקינות, אך בחלק אחר מהמקרים נצליח לזהות בביטחון מוחלט פצצות תקינות מבלי שפוצצנו אותן.
ב-1994 ביצע ציילינגר (Zeilinger) באופן ממשי ניסוי אקויוולנטי לניסוי הנ"ל. מאז פורסם המאמר המקורי של אליצור ו-ויידמן, הצליחו אחרים להראות כיצד ניתן לתכנן מנגנון ניסויי מורכב יותר, אשר באמצעותו ניתן להוריד את שיעור אובדן הפצצות התקינות לערך השואף לאפס.
[עריכה] לקריאה נוספת
- Elitzur A. C. and Vaidman L. (1993). Quantum mechanical interaction-free measurements. Found. Phys. 23, 987-97.
- Penrose, R. (2004). The Road to Reality: A Complete Guide to the Laws of Physics. Jonathan Cape, London.
