Kvantvärlden och vår vardagliga värld är väldigt olika platser. I en publikation som dök upp som "Redaktörens förslag" i Physical Review A den här veckan undersöker UvA-fysikerna Jasper van Wezel och Lotte Mertens och deras kollegor hur åtgärden att mäta en kvantpartikel förvandlar den till ett vardagsobjekt.

Kvantmekanik är teorin som beskriver de minsta föremålen i världen omkring oss, allt från beståndsdelarna i enskilda atomer till små dammpartiklar. Detta mikroskopiska rike beter sig anmärkningsvärt annorlunda än vår vardagliga upplevelse – trots att alla objekt i vår värld i mänsklig skala är gjorda av kvantpartiklar själva. Detta leder till spännande fysiska frågor:varför är kvantvärlden och den makroskopiska världen så olika, var går skiljelinjen mellan dem och vad exakt händer där?

Mätningsproblem

Ett särskilt område där distinktionen mellan kvant och klassisk blir väsentlig är när vi använder ett vardagsobjekt för att mäta ett kvantsystem. Uppdelningen mellan kvantvärlden och vardagsvärlden går då ut på att fråga hur 'stor' mätapparaten ska vara för att kunna visa kvantegenskaper med hjälp av en display i vår vardagliga värld. Att ta reda på detaljerna i mätningen, till exempel hur många kvantpartiklar som krävs för att skapa en mätanordning, kallas kvantmätningsproblemet.

När experiment som undersöker kvantmekanikens värld blir allt mer avancerade och involverar allt större kvantobjekt, närmar man sig snabbt den osynliga linjen där rent kvantbeteende går över till klassiska mätresultat. I en artikel inventerar UvA-fysikerna Jasper van Wezel och Lotte Mertens och deras kollegor nuvarande modeller som försöker lösa mätproblemet, och särskilt de som gör det genom att föreslå små modifieringar av den ena ekvationen som styr allt kvantbeteende:Schrödingers ekvation .

Borns regel

Forskarna visar att sådana ändringar i princip kan leda till konsekventa förslag för att lösa mätproblemet. Det visar sig dock vara svårt att skapa modeller som uppfyller Borns regel, som talar om för oss hur man använder Schrödingers ekvation för att förutsäga mätresultat. Forskarna visar att endast modeller med tillräcklig matematisk komplexitet (i tekniska termer:modeller som är icke-linjära och icke-enhetliga) kan ge upphov till Borns regel och därför har en chans att lösa mätproblemet och lära oss om den svårfångade korsningen mellan kvantfysik och den vardagliga världen.