Fig. 1 Wigners vänexperiment.(A) Ett kvantsystem i en lika stor överlagring av två möjliga tillstånd mäts av Wigners vän (inuti lådan). Enligt kvantteorin, i varje körning, hon kommer slumpmässigt att få ett av två möjliga mätresultat. Detta kan verifieras genom att direkt titta in i hennes laboratorium och läsa vilket resultat hon registrerade. (B) Från utanför det stängda laboratoriet, dock, Wigner måste beskriva sin vän och hennes kvantsystem som ett gemensamt intrasslat tillstånd. Wigner kan också verifiera denna tillståndstilldelning genom ett interferensexperiment, drar slutsatsen att hans vän inte kan ha sett ett säkert resultat i första hand. (C) Vi överväger en utökad version av det experimentet, där ett intrasslat tillstånd skickas till två olika laboratorier, var och en involverar en experimenterare och deras vän. DOI:10.1126/sciadv.aaw9832
Vetenskap baseras på fakta som fastställs av oberoende observationer som alla kommit överens om.
Men forskare vid Heriot-Watt Universitys Mostly Quantum Lab har nu visat att, i kvantvärlden, fakta kan bero på vem som observerar dem.
Tänk dig att kasta ett mynt. Ett kvantmynt kan existera i en superposition av både "huvuden" och "svansar", tills ett bestämt utfall "huvuden" eller "svansar" observeras, vilket anses vara ett faktum.
På 1960-talet den berömda vetenskapsmannen, Eugene Wigner, föreslog ett spännande tankeexperiment. En observatör, Wigners vän, kastar ett kvantmynt i ett stängt laboratorium, observera som ett faktum ett av de två resultaten. Från utsidan, vi kan inte berätta vad som hände, och kvantmekanikens regler tillåter oss att beskriva både vän och mynt som ett enda system.
Massimiliano Proietti, huvudförfattare till studien och doktorand vid Heriot-Watt, sa, "Från utanför laboratoriet, Wigners vän och myntet blir "intrasslade", vilket betyder att de befinner sig i en superposition där båda resultaten, "huvuden" och "svansar" är fortfarande närvarande - ett faktum som kan fastställas av den externa observatören. Detta leder till en paradoxal situation där det faktum som fastställts inuti laboratoriet till synes motsäger det faktum som observeras på utsidan."
För att testa denna förutsägelse, Heriot-Watts team genomförde ett kvanttest som involverar fyra observatörer implementerade på en liten fotonisk kvantdator. I ett experiment som involverade sex intrasslade ljuspartiklar visade Proietti och kollegor att, under vissa antaganden, de inre och yttre observatörerna kan verkligen inte komma överens om vad som hände i experimentet.
Labbledare professor Alessandro Fedrizzi, tillägger: "Insikten vi fick är att kvantobservatörer verkligen kan ha rätt till sina egna fakta. Om vi insisterar på att detta inte borde vara fallet för 'klassiska' mänskliga observatörer, utmaningen nu är att fastställa var de två domänerna avviker från varandra. Det kan till exempel antyda att kvantmekanik inte är tillämplig på stora, vardagliga föremål - något som är tillåtet av lärobokens kvantfysik."
Deras resultat publicerades idag i den vetenskapliga tidskriften, Vetenskapens framsteg .
