Kwantumfysica is moeilijk en het uitleggen ervan nog moeilijker. Universitair hoofddocent Holger F. Hofmann van de Universiteit van Hiroshima en Kartik Patekar van het Indian Institute of Technology Bombay hebben geprobeerd een van de grootste puzzels in de kwantumfysica op te lossen:hoe het kwantumsysteem te meten zonder het te veranderen?

In hun nieuwe artikel dat deze maand is gepubliceerd, is gebleken dat onderzoekers, door de informatie te lezen die vanuit een kwantumsysteem is waargenomen, weg van het systeem zelf, de toestand ervan kunnen bepalen, afhankelijk van de analysemethode. Hoewel de analyse volledig uit het kwantumsysteem is verwijderd, het is mogelijk om de initiële superpositie van mogelijke uitkomsten te herstellen door een zorgvuldige lezing van de kwantumgegevens.

"Normaal zouden we iets zoeken door te kijken. Maar in dit geval verandert het kijken het object, dit is het probleem met de kwantummechanica. We kunnen ingewikkelde wiskunde gebruiken om het te beschrijven, maar hoe kunnen we er zeker van zijn dat de wiskunde beschrijft wat er werkelijk is? Wanneer we iets meten, is er een afweging en gaan de andere mogelijkheden van wat het zou kunnen zijn verloren. Je kunt niets te weten komen zonder interactie, je betaalt vooraf een prijs", legt Hofmann uit.

Tijdens Patekars verblijf van een maand aan de universiteit van Hiroshima, toen hij een student was, de twee natuurkundigen probeerden zich manieren voor te stellen om het systeem te meten zonder "de prijs te betalen", d.w.z. de superpositie van het systeem of de betekenis dat het systeem in alle staten kan bestaan, te behouden. Om hun resultaten te begrijpen, beschrijft Hofmann hun bevindingen aan de hand van het bekende natuurkundige verhaal van de kat van Schrödinger:

De kat van Schrödinger zit in een doos en de wetenschappers weten niet of hij dood of levend is. Er is een camera opgesteld die in de doos kijkt en een foto maakt vanaf een positie buiten de doos. De foto die van de kat is gemaakt, is wazig; we kunnen zien dat er een kat is, maar niet of hij dood of levend is. De flitser van de camera heeft ook een "quantum tag" verwijderd die de superpositie van de kat markeert. Deze foto is nu verstrikt in het lot van de kat, d.w.z. we kunnen bepalen wat er met de kat is gebeurd door deze foto op een bepaalde manier te verwerken.

De foto kon vervolgens uit de doos worden gehaald en op een computer of in een donkere kamer worden verwerkt. Afhankelijk van welke methode wordt gebruikt om de foto te verwerken, we kunnen erachter komen of de kat leeft of dood is, of wat de flits deed met de kat, het herstellen van de kwantumtag. De keuze van de lezer bepaalt wat we weten over de kat. We kunnen uitzoeken of het dood/levend is of de kwantumtag herstellen die werd verwijderd toen de foto werd genomen, maar niet allebei.

Dit is slechts een stap vooruit in ons begrip van de kwantummechanica. Tegenwoordig blijft de volledige toepassing ervan beperkt tot systemen op expertniveau zoals kwantumcomputers, hoewel sommige aspecten ervan ook kunnen worden gebruikt in nauwkeurige metingen, en voor veilige communicatie met behulp van kwantumcryptografie.

"Dit is een belangrijk onderdeel van mijn onderzoek. Ik wilde echt begrijpen waarom deze kwantumgekte er is. Ik concentreerde me op metingen, want daar komt de gekheid vandaan!" zegt Hofmann.