Это материал изгида Квантовая механика. Партнер
гидаАкадемияРосатома.Что это?Сопоставление результатов, которые
могут быть получены с помощью сильного и слабого подходов к
измерению частиц.Квантовая механика занимается изучением объектов,
очень чувствительных даже к незначительным факторам. К примеру,
скорость полета камня будет одинаковой при свете и в темноте, тогда
как поведение электрона или другой частицы может меняться от
аналогичного воздействия. Из-за этого возникает проблема измерения
состояний квантовых объектов. И квантовая частица, и прибор для
измерения это взаимодействующие квантовые системы, поэтому прибор
способен самим фактом измерения повлиять на результат.Классическими
для квантовой механики являются сильные измерения, называемые также
проекционными. Частицы всегда пребывают в состоянии суперпозиции,
то есть их импульс, положение в пространстве, энергия и другие
характеристики принимают несколько значений с определенной
вероятностью. Однако проекционное измерение приводит к коллапсу
квантовой системы, в результате которого ее исходное состояние
разрушается, а измерительный прибор получает лишь информацию об
одном из возможных ее состояний.Слабые же измеренияустроены таким
образом, что прибор мало влияет на частицу, из-за чего ее состояние
лишь немного меняется, а не коллапсирует полностью. При этом с
помощью слабого измерения можно получить лишь очень ограниченные
сведения о состоянии частицы. К примеру, мы не сможем узнать ничего
о поляризации фотона, в то время как проекционное измерение, пусть
и только с определенной вероятностью, дает нам верную информацию о
ней.Чем это интересно для науки?Получить представление об исходном
состоянии квантовой системы можно при помощи обоих описанных
подходов. На основе проекционных измерений реализован метод
квантовой томографии. Он предполагает проведение ряда измерений на
идентичных по свойствам квантовых системах, чтобы потом на массиве
полученных данных рассчитать наиболее вероятные параметры исходного
состояния. Данный подход ограничен тем, что далеко не всегда
существуют идентичные версии квантовой системы для проведения серии
измерений.Слабые же измерения, оказывая ограниченное влияние на
квантовое состояние, позволяют провести целый ряд измерений одной и
той же системы, извлекая из нее всю необходимую информацию и не
приводя к ее коллапсу. Однако ограничение данного подхода состоит в
том, что он в принципе не позволяет получить данные о некоторых
параметрах квантовой системы.Почему это важно знать?Несмотря на
разницу между сильными и слабыми измерениями, между ними нет
какого-то фундаментального различия, они просто предназначены для
разных целей. Сильные проективные измерения всегда будут наиболее
приоритетным способом для областей, где коллапс квантовой системы
является плюсом (квантовое шифрование), где они не играют никакой
роли (квантовые компьютеры), а также в тех экспериментальных
областях, где необходима более высокая точность. Слабые же
измерения находят свое применение в тех областях, где серьезное
вмешательство в работу квантовых систем нежелательно. К примеру, у
них есть огромный потенциал для коррекции ошибок и анализа обратной
связи в квантовых компьютерах.
