На Хабре периодически появляются статьи и комментарии о чудесах квантовой физики: квантовом ластике и слабых измерениях. К сожалению, слишком часто о них говорят как о загадочных и непонятных явлениях, позволяющих творить чуть ли не магию, хотя на самом деле нет в них ровным счетом ничего удивительного.

В этом посте я перевожу статью Шона Кэрролла о квантовом ластике с отложенным выбором. Пусть он будет отправной точкой для обсуждения в комментариях всяких хитростей квантовой механики.

От переводчика. Шон Кэрролл — профессор в Caltech, занимающийся космологией и основами квантовой физики. Он последовательный сторонник многомировой интерпретации (ММИ) квантовой механики, о которой недавно выпустил книгу Something Deeply Hidden . Соответственно, объяснение эксперимента в посте будет с позиций ММИ. Хотя по большому счету это не столь важно для самого объяснения.

А еще Кэрролл ведет прекрасный подкаст Mindscape . Этот подкаст оказался без малого главным событием моей интеллектуальной жизни в последний год, и, честное слово, это лучшее, что вы можете вынести из этого поста.

Disclaimer! Я местами адаптировал немного текст, и чуть-чуть добавлял от себя для пущей ясности. Все ошибки на моей совести (и в личке, надеюсь).

Эта статья — глава из книги Something Deeply Hidden, не вошедшая в финальный вариант текста.

Давайте представим, что вы студент-физик, сидите на курсе по экспериментальной работе, а профессор в особенно плохом настроении. Она заставляет вас проводить особенно странную версию опыта Юнга, объясняя, что эта версия называется «квантовый ластик с отложенным выбором». Кажется, вы что-то такое видели на YouTube однажды.

В традиционном опыте Юнга с двумя щелями пучок электронов проходит через две щели и попадает на регистрирующий экран. Каждый электрон по отдельности оставляет точку на экране, но если мы подождем, пока наберется много таких событий, мы увидим интерференционную картинку со светлыми и темными полосами. Это происходит потому, что волновая функция электронов проходит через обе щели и интерферируют сама с собой.

Если мы измерим, через какую щель проходит каждый электрон, интерференционная картинка исчезнет, и мы увидим сглаженное распределение на экране. Учебники по квантовой механики традиционно нам расскажут, что это произошло из-за коллапса волновой функции при ее наблюдении нами на щелях. Многомировая интерпретация говорит, что это потому что электрон перепутался с измерительным прибором, а прибор — с окружением (произошла декогеренция), и волновая функция разделилась на два отдельных мира, в каждом из которых электрон прошел только через одну из щелей.

Интерференционная картинка видна когда электрон проходит через две щели (слева), пока не производится попытка измерить, через какую именно щель проходит электрон (справа).

Ваш же эксперимент усложнен: вы будете измерять, через какую щель проходит электрон, но не с помощью большого макроскопического прибора, а с помощью квантового прибора, и хранить информацию в кубите.