ניסוי אליצור-ויידמן

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

ניסוי אליצור-ויידמן הוא ניסוי מחשבתי במכניקה קוונטית אשר הוצע ב-1993 על ידי הפיזיקאים הישראלים אבשלום אליצור ממכון ויצמן למדע ולב ויידמן מאוניברסיטת תל אביב. הניסוי מנצל את תכונת הסופרפוזיציה הקוונטית ומאפשר "מדידה ללא התערבות" (Interaction-free measurement). הניסוי מבוסס על אינטרפרומטר מאך-זנדר כאשר במסלול קרן האור מוצבת פצצה עם מרעום רגיש לאור.

מהלך הניסוי[עריכת קוד מקור | עריכה]

המאמר המקורי של אליצור וויידמן המחיש את העיקרון באמצעות האנלוגיה הבאה: נניח כי קיים מאגר 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 אינן תקינות, כיוון שהגלאי המורכב עליהן תקול, ולכן הן לא יתפוצצו. הבעיה היא לגלות איזה מהפצצות תקינות, מבלי שיהיה צורך לפוצץ אותן.

ניסוי אליצור-ויידמן

נתקין את הניסוי הבא: פוטון בודד נשלח ממקור אור (A) ונפגש במפצל קרניים (כגון מראה כסופה למחצה שמעבירה חצי מהאור ומחזירה את החצי השני בזווית של 90 מעלות). 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 זה את זה 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.[1] 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.[2]

לקריאה נוספת[עריכת קוד מקור | עריכה]

  • R. Penrose, The Road to Reality: A Complete Guide to the Laws of Physics. Jonathan Cape, London, 2004

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  1. ^ P. G. Kwiat; H. Weinfurter; T. Herzog; A. Zeilinger; M. A. Kasevich (1995). "Interaction-free Measurement". Physical Review Letters 74 (24): 4763–4766. Bibcode:1995PhRvL..74.4763K. PMID 10058593. doi:10.1103/PhysRevLett.74.4763. 
  2. ^ Seven wonders of the quantum world, New Scientist, 5 May 2010 (באנגלית).