Schoenenwinkels verkopen verschillende schoenmaten voor verschillende voetmaten, maar wat als zowel de schoen- als de voetmaat afhangt van hoe deze werd gemeten? Recente ontwikkelingen in de kwantumtheorie suggereren dat de beschikbare waarden van een fysieke grootheid, zoals een voetmaat, kan afhangen van het type meting dat is gebruikt om ze te bepalen. Als voeten zouden worden geregeerd door de wetten van de kwantummechanica, voetmaat zou afhangen van de markeringen op een voetmaat om de beste pasvorm te vinden - op het moment van meting - en zelfs als de markeringen werden gewijzigd, de meting kan nog steeds nauwkeurig zijn.

In de kwantummechanica, de "grootte" van een fysieke grootheid is ongrijpbaarder dan de voetlengte, omdat onvermijdelijke onzekerheden in de geschiedenis van een kwantumsysteem het moeilijk maken om de meting te bevestigen vanwege het zogenaamde onzekerheidsprincipe. Eigenlijk, het is onmogelijk om de echte eigenschappen te kennen die een kwantumsysteem had vóór de meting. Er is geen manier om de schoen te passen na de meting - tot nu toe. Een onderzoeker aan de Universiteit van Hiroshima heeft misschien een oplossing voor het probleem gevonden, met mogelijke implicaties voor opkomende kwantuminformatietechnologieën, zoals kwantumcommunicatie en kwantumcomputing.

Holger F. Hofmann, hoogleraar aan de Graduate School of Advanced Science and Engineering, Universiteit van Hiroshima, publiceerde zijn aanpak op 3 februari in Fysiek beoordelingsonderzoek .

Volgens Hofmann een qubit - de basiseenheid van kwantuminformatie - kan worden gebruikt als een externe sonde om de precisie van een meting van een fysieke eigenschap in het oorspronkelijke kwantumsysteem te testen. De sonde interageert zwak, het creëren van een geheugen van de fysieke eigenschap die automatisch wordt versleuteld door de qubit. Het kwantumgecodeerde geheugen van één qubit kan worden gebruikt om de nauwkeurigheid van een volgende meting te evalueren. Dankzij een feedbackontwerp kan de latere meetwaarde het kwantumgeheugen wissen dat op de sonde-qubit is gecodeerd. Als het geheugen perfect is gewist zonder enige overgebleven sporen, Hofmann zei, de meetresultaten moeten elke keer dat de meting is uitgevoerd nauwkeurig zijn geweest.

Deze experimentele procedure om de hoeveelheid onzekerheid in een meetresultaat te onderzoeken, stelt onderzoekers in staat om aan te tonen dat verschillende metingen dezelfde fysieke eigenschap van een kwantumsysteem nauwkeurig kunnen bepalen voordat de meting plaatsvond, zelfs wanneer de waarden van de fysieke eigenschap veranderen op basis van de meetprocedure , volgens Hofmann.

"De kwantummechanica beschrijft fysieke systemen als mysterieuze 'superposities' van mogelijkheden die schijnbaar alleen in de realiteit 'instorten' wanneer een meting de verschillende mogelijkheden onderscheidt, "Hofmann zei, verwijzend naar het idee dat louter observatie een systeem fundamenteel verandert. "Er zijn veel pogingen gedaan om erachter te komen wat er is als niemand kijkt, en mijn werk bouwt voort op deze eerdere pogingen."

Hofmann merkte op dat deze pogingen onmeetbare, onwaarneembare onzekerheden, waardoor het moeilijk is om vragen over de fundamentele aard van de werkelijkheid te beantwoorden.

"Er is nog veel te doen, en ik hoop dat veel leden van de kwantummeetgemeenschap zullen meedoen om het noodzakelijke theoretische kader te ontwikkelen, Hofmann zei. "De natuurkunde moet gebaseerd zijn op waarneembare verschijnselen, maar, gek genoeg, de concepten die in de kwantummechanica worden gebruikt, zijn dat niet."