6.4 השפעות של מדידה

דף הבית ／ פרק 6: תחום הקוואנטים (V5.05)

I. שלושה תוצרים מוכרים בסידור שני הסדקים

מקור אור חלש מאוד פולט קוואנטים אחד אחד. מול מקור זה מוצבת מסכה עם שני סדקים צרים ומאחוריה מסך הרושם הגעות יחידות. לפי מה שמונח בסדקים או מיד לאחריהם כגון גשושים, סימנים או רכיבים אופטיים מתקבלות על המסך שלוש תבניות שכיחות.

• מקרה 1 מדידת מסלול אינה מתבצעת
  שני הסדקים פתוחים ואין רכיב המבחין באיזו דרך ננקטה. נקודות נצברות אחת אחת ועד מהרה מופיעים פסים בהירים וכהים של התאבכות. כל הגעה היא נקודה והתמונה הסטטיסטית יוצרת את הפסים.
• מקרה 2 מתבצעת מדידת מסלול
  התקנים ליד הסדקים מסמנים את המסלולים כגון מקטבי אור שונים או סימוני מופע או גלאים רגישים המסוגלים לקרוא את הדרך. הפסים נעלמים ונראות שתי רמות רחבות. כל הגעה נותרת נקודה ומשתנה רק התבנית הסטטיסטית.
• מקרה 3 מדידת מסלול חלשה
  במסלולים מונחים גשושים עדינים או סימנים קטנים הניתנים לביטול. ניגודיות הפסים פוחתת ונעה בין פסים חדים לשתי רמות. ככל שהצימוד חלש יותר ההחיוור נמוך וככל שהוא חזק יותר התבנית נשטפת.

משתנים רק הרכיבים שבמסלול. המקור והמסך נותרים כפי שהם. מה שמשתנה הוא עצם הופעת הפסים וחדותם.

II. קריאה יסודית לפי תיאוריית נימי האנרגיה

תיאוריית נימי האנרגיה מתארת את האור כצרור של הפרעה טנסורית המתפשט בתוך ים של אנרגיה. לפי תיאוריה זו מובנת התופעה בשלושה שלבים עוקבים צימוד סגירה וזיכרון.

• צימוד כתיבה מחדש של הנוף המכוון
  שני הסדקים חורטים בים האנרגיה נוף מכוון הקובע מראש היכן התפשטות הגל קלה והיכן היא נוקשה. הוספת גשוש או סימן במסלול מכניסה מבנה חדש לים. הצימוד משבש חלקית או במלואו את הסמיכות במופע בין שתי הדרכים וכך כותב את הנוף מחדש. ככל שהכתיבה עמוקה יותר כך יסוד הפסים נעשה שטוח וחסר בסיס.
• סגירה נעילת אירוע במקום ובזמן
  כאשר הצרור מחליף די אנרגיה עם מכשיר ועובר סף סגירה האירוע ננעל לרגע ולנקודה מסוימים. מאותו רגע הדרך החלופית מתבטלת ותנאי ההתאבכות במרחק אינם מתקיימים. סגירה יכולה להתרחש מקומית לאורך המסלול או דווקא על המסך לפי עוצמת הצימוד והגיאומטריה.
• זיכרון הגדלת הבחירה לכדי היסטוריה
  הסגירה עדיין זעירה בקנה מידה מיקרוסקופי. כדי שתתקבל תוצאה קריאה נדרש מנגנון מקרוסקופי המגדיל וכותב אותה לזיכרון כגון הסטת מחוג היפוך פיקסל או הצטברות מטען. לאחר כתיבת הזיכרון התהליך בלתי הפיך ופסים שאבדו אינם חוזרים.

החלה על שלושת המקרים
מדידת מסלול אינה מתבצעת הצימוד זניח הדרכים נשארות סמוכות מופע עד סגירה על המסך והפסים חדים.
מדידת מסלול מתבצעת צימוד חזק וסגירה קורים כבר במסלול הנוף נכתב מחדש ותבנית התאבכות מרוחקת אינה נוצרת.
מדידה חלשה הצימוד מוגבל הנוף משתנה חלקית הפסים נשמרים אך בניגודיות נמוכה.

III. בחירה מושהית באותה לשון של שלושה שלבים

• רעיון ניסויי
  משאירים את שתי הדרכים להתפשט במקביל ומחליטים ברגע האחרון אם לאחד אותן להתאבכות או לקרוא כל אחת בנפרד לשאלת הדרך. מימוש נפוץ הוא מכשיר התאבכות שבו מחלק קרן שני נוסף מוכנס או מוצא ביציאה. קיימת גם גרסה אסטרונומית עם שתי דרכים ארוכות דרך עדשה כבידתית והבחירה בעמדת התצפית היא בין יצירת דימוי לבין איחוד להתאבכות.
• התנהגות נצפית
  הכנסת מחלק הקרן השני מניבה מוצא בהיר ומוצא כהה המאפיינים התאבכות. הוצאתו מספקת סטטיסטיקה של איזו דרך בשתי יציאות נפרדות. ניתן לדחות את ההחלטה עד סמוך לרישום והתוצאה עדיין עוקבת במדויק אחר הבחירה.
• הסבר
  מה שמתעכב הוא אופן הסגירה ולא מסר לעבר. כל עוד צימוד חזק לא שיבש בדרך את סמיכות המופע שדה הגל נשאר כשיר להתאבכות. הכנסת הרכיב האחרון או הוצאתו מציבות את תנאי השפה לפני הסגירה. בבחירה של סגירת התאבכות הדרכים נפגשות הנוף המכוון יוצר מוצאים בהירים וכהים והסטטיסטיקה מראה התאבכות. בבחירה של סגירת מסלול הדרכים מסתיימות בנפרד כל אחת נסגרת וכותבת זיכרון ונראות שתי רמות. אין צורך בהיפוך סיבתיות.

IV. מחיקה קוונטית עדיין צימוד ואז סגירה ואז זיכרון

• רעיון ניסויי
  תחילה מסמנים בעדינות את שתי הדרכים באמצעי המבחין ביניהן כגון כיווני קיטוב ניצבים. בהמשך קרוב לסיום מוסיפים רכיב המסיר את הסימנים או מיישר אותם לאותו כיוון. בספירת צירופים ניתן לנתח רק את תת המדגם שבו האירוע נמחק בפועל.
• תצפית
  אם הסימנים כבר הוגדלו לכדי זיכרון קריא הפסים אינם שבים. אם נותרו רק כפוטנציאל ונמחקו בשלמות לפני הסגירה הפסים שבים בתוך הסטטיסטיקה המותנית. מחיקה חלקית מחזירה פסים באופן חלקי בלבד.
• הסבר
  סימון המסלולים כמוהו ככתיבה מחדש של הנוף המכוון. כל עוד ניתן להשיב את הנוף לסמיכות מופע לפני הסגירה וכאשר בדרך לא נכתב הסימון לזיכרון שדה הגל יכול לשוב ולבסס התאבכות בסיום. בתת המדגם המתאים נראית חזרת הפסים. לאחר שנכתב זיכרון התהליך חד כיווני והמחיקה נכשלת.

V. הבהרות קצרות לאי הבנות נפוצות

• מדידה איננה התבוננות בלבד היא מוסיפה צימוד פיזיקלי היכול לכתוב את הנוף המכוון מחדש ולהקדים סגירה.
• קריסה איננה רגע מיסטי זהו המראה החיצוני של הרצף צימוד ואז סגירה ואז זיכרון.
• בחירה מושהית אינה משנה את העבר היא קובעת תנאי שפה סופיים לפני סגירה.
• מחיקה קוונטית איננה קסם היא מסירה סימנים משיבה סמיכות מופע ונמנעת מכתיבת זיכרון בדרך.

VI. לסיכום ארבע שורות לזכור

• פסים נולדים מתוך נוף מכוון שנחרת מראש בידי שדה הגל נקודות יחידות נובעות מספי סגירה ומכתיבת זיכרון.
• מדידה היא צימוד וסגירה וזיכרון וככל שעוצמת הצימוד גדלה כך הפסים נחלשים.
• בחירה מושהית קובעת את אופן הסגירה ולא מחזירה את הזמן.
• מחיקה קוונטית מחזירה פסים רק כאשר לא נכתב זיכרון וכאשר המחיקה מלאה לאחר כתיבת זיכרון התהליך בלתי הפיך.

נספח משפחת המדידות החלשות כרטיס המרה לפי תיאוריית נימי האנרגיה

• מדידה חלשה
  צימוד קטן והחלפת אנרגיה מזערית. סמיכות המופע בין הדרכים מופרעת בעדינות הנוף המכוון נכתב מחדש בחלקו וניגודיות הפסים יורדת אך נשארת נראית.
• מדידה חלשה מתמשכת
  צימודים זעירים רבים נערמים דקוהרנטיות גוברת בהדרגה הנוף המכוון דוהה תמונה אחר תמונה והפסים עוברים מחדים למטושטשים.
• מחיקה קוונטית
  מסמנים תחילה ומוחקים לאחר מכן לפני סגירה תוך הימנעות מכל כתיבת זיכרון בקנה מידה גדול. כאשר המחיקה מלאה והסינון נכון הנוף שב למצב כשיר להתאבכות והפסים חוזרים בתת המדגם המתאים.
• בחירה מושהית
  דוחים את ההכרעה לגבי אופן הסגירה עד הסוף סגירת התאבכות או סגירת מסלול. אין סתירה לסיבתיות זוהי בחירה של תנאי שפה סופיים.
• מדידה מוגנת וקריאת ערך חלש
  במצב מוגן בעוצמה מבצעים חילופים זעירים כדי לקרוא מופע מקומי או מאפייני התפלגות. ההפרעה קטנה עד כדי כך שהנוף כמעט ואינו נפגע והסגירה נדחית לאחר הקריאה.
• מדידה ללא אינטראקציה
  משנים תנאי שפה כדי לחסום מסלול אחד וכך ההסתברויות ביציאה אחרת זזות באופן מדיד. גם בלי החלפת אנרגיה ישירה הנוף המכוון כבר נכתב מחדש ולכן ניתן להסיק נוכחות עצם מבחינה סטטיסטית.
• יחס גומלין בין הבחנה במסלול לנראות פסים
  סימונים חדים מפחיתים סמיכות מופע ומקשים על בניית בסיס להתאבכות סימונים רכים משמרים סמיכות ומחדדים פסים. את שני הצדדים מווסתת עוצמת הצימוד.