ניסוי אליצור-ויידמן
ניסוי אליצור-ויידמן הוא ניסוי מחשבתי במכניקה קוונטית אשר הוצע לראשונה על ידי הפיזיקאים הישראלים אבשלום אליצור (מכון ויצמן למדע) ולב ויידמן (אוניברסיטת תל אביב) ב-1993. הניסוי מנצל את תכונת הסופרפוזיציה הקוונטית כדי ליצור מכניזם שיאפשר לקבוע אם בוצעה מדידה קוונטית.
מהלך הניסוי
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, כיוון שהגלאי המורכב עליהן תקול. 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 (מראה שמעבירה חצי מהאור ומחזירה את החצי השני). בשל תכונת הסופרפוזיציה הקוונטית, הפוטון יעבור הן במסלול המוביל לפצצה (B), והן במסלול העוקף אותה. כאשר הפצצה היא נפל, הפוטון יגיע רק אל האינטרפרומטר (D), כיוון 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 ייתכן 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 אנטון ציילינגר באופן ממשי ניסוי שקול לניסוי זה. מאז פורסם המאמר המקורי של אליצור וויידמן, הצליחו אחרים להראות כיצד ניתן לתכנן מנגנון ניסויי מורכב יותר, אשר באמצעותו ניתן להוריד את שיעור אובדן הפצצות התקינות לערך השואף לאפס.
הניסוי הוכתר בידי כתב העת "New Scientist" בשנת 2010 כאחד משבעת הפלאים של תורת הקוונטים.[1]
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.
הערות שוליים
- ^ "Seven wonders of the quantum world", (באנגלית).
