Schrödinger's Cat Dilemma

Schrödinger's Cat Dilemma 

He had an idea: why not go all the way with particles waves and try to form a model of the atom on that basis? his theory worked kind of like the harmonic theory for a violin string except the vibrations traveled in circles.

Physicists ‘Solved’ Schrödinger's Cat Dilemma Without Killing It Forever 

The famous feline-based thought experiment that describes the mysterious behavior of subatomic particles might finally have a solution that doesn’t involve permanently killing the (hypothetical) animal.

The thought experiment described an imaginary cat that is simultaneously alive and dead inside a box with -  exists in a superposition of "dead" and "alive" states - just as subatomic particles exist in a superposition of many states at once. Only if one looked inside the box, the cat’s state would become permanent – either alive or dead.

However, a study published on October 1 in the New Journal of Physics describes a way to potentially peek at the cat without forcing it to live or die, advancing scientists' understanding of one of the most fundamental paradoxes in physics. 

"We normally think the price we pay for looking is nothing," said study lead author Holger F. Hofmann, associate professor of physics at Hiroshima University in Japan. "That's not correct. In order to look, you have to have light, and light changes the object." That's because even a single photon of light transfers energy away from or to the object you're viewing. 

Hofmann and Kartik Patekar, who was a visiting undergraduate student at Hiroshima University at the time and is now at the Indian Institute of Technology Bombay, wondered if there was a way to look inside, and landed on a mathematical framework that separates the initial “interaction” - looking at the cat -  from the “readout” - knowing whether it's alive or dead.

"Our main motivation was to look very carefully at the way that a quantum measurement happens," Hofmann said. "And the key point is that we separate the measurement in two steps."

Hoffman and Patekar are able to assume that all the photons involved in the initial interaction, or peek at the cat, are captured without losing any information about the cat’s state. So before the readout, everything there is to know about the cat’s state (and about how looking at it has changed it) is still available. It’s only when we read out the information that we lose some of it.

Here's how they described their work in terms of Schrödinger's cat. The cat is still in the box, yet rather than looking inside to know whether the cat is alive or dead, you set up a camera outside the box that can somehow take a picture inside of it. Once the picture is taken, the camera has two kinds of information: how the cat changed as a result of the picture being taken and whether the cat is alive or dead after the interaction. None of that information has been lost yet. 

And depending on how you choose to "develop" the image, you retrieve one or the other piece of information.

Hofmann also provided a “coin flip” example. You can choose to either know if a coin was flipped or if it's currently heads or tails - but you can't know both.

What's more, if you know how a quantum system was changed, and if that change is reversible, then it's possible to restore its initial state – i.e. “flip the coin back.”

Crucially, the choice of readout comes with a trade-off between the resolution of the measurement and its disturbance, which are exactly equal, the paper demonstrates - the more you know about the cat's current state, the more you have irretrievably altered it.

"What I found surprising is that the ability to undo the disturbance is directly related to how much information you get about the observable,” or the physical quantity they’re measuring, Hofmann said.

 “The mathematics is pretty exact here."

https://sputniknews.com/science/201911121077283972-physicists-solved-schrdingers-cat-dilemma-without-killing/

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LINK

https://youtu.be/OkVpMAbNOAo

El dilema del gato de Schrödinger

Los físicos "resolvieron" el dilema del gato de Schrödinger sin matarlo para siempre

El famoso experimento mental basado en felinos que describe el comportamiento misterioso de las partículas subatómicas podría finalmente tener una solución que no implique matar permanentemente al animal (hipotético).

El experimento mental describió un gato imaginario que está vivo y muerto simultáneamente dentro de una caja con - existe en una superposición de estados "muertos" y "vivos" - tal como existen partículas subatómicas en una superposición de muchos estados a la vez. Solo si uno mira dentro de la caja, el estado del gato se volverá permanente, ya sea vivo o muerto.

Sin embargo, un estudio publicado el 1 de octubre en el New Journal of Physics describe una forma de mirar potencialmente al gato sin obligarlo a vivir o morir, lo que aumenta la comprensión de los científicos de una de las paradojas más fundamentales de la física.

"Normalmente pensamos que el precio que pagamos por mirar no es nada", dijo el autor principal del estudio Holger F. Hofmann, profesor asociado de física en la Universidad de Hiroshima en Japón. 

"Eso no es correcto. Para mirar, tienes que tener luz, y la luz cambia el objeto". Esto se debe a que incluso un solo fotón de luz transfiere energía desde o hacia el objeto que está viendo.

Hofmann y Kartik Patekar, que era estudiante universitario visitante en la Universidad de Hiroshima en ese momento y ahora está en el Instituto Indio de Tecnología de Bombay, se preguntaron si había una manera de mirar hacia adentro y aterrizaron en un marco matemático que separa la "interacción" inicial "- mirando al gato - desde la" lectura "- sabiendo si está vivo o muerto.

"Nuestra principal motivación fue observar con mucho cuidado la forma en que ocurre una medición cuántica", dijo Hofmann. "Y el punto clave es que separamos la medición en dos pasos".

Hoffman y Patekar pueden suponer que todos los fotones involucrados en la interacción inicial, o mirar al gato, son capturados sin perder ninguna información sobre el estado del gato. Entonces, antes de la lectura, todo lo que hay que saber sobre el estado del gato (y sobre cómo lo ha cambiado) todavía está disponible. Solo cuando leemos la información perdemos parte de ella.

Así es como describieron su trabajo en términos del gato de Schrödinger. El gato todavía está en la caja, pero en lugar de mirar adentro para saber si está vivo o muerto, configura una cámara fuera de la caja que de alguna manera puede tomar una foto dentro de ella. Una vez que se toma la fotografía, la cámara tiene dos tipos de información: cómo cambió el gato como resultado de la fotografía y si el gato está vivo o muerto después de la interacción. Ninguna de esa información se ha perdido todavía.

 Y dependiendo de cómo elija "desarrollar" la imagen, recuperará una u otra información.

Hofmann también proporcionó un ejemplo de "lanzamiento de moneda". Puede elegir saber si una moneda se volcó o si actualmente es cara o cruz, pero no puede saber ambas. Además, si sabe cómo se cambió un sistema cuántico, y si ese cambio es reversible, entonces es posible restaurar su estado inicial, es decir, "voltear la moneda".

De manera crucial, la elección de la lectura viene con una compensación entre la resolución de la medición y su perturbación, que son exactamente iguales, demuestra el artículo: cuanto más sepa sobre el estado actual del gato, más lo habrá alterado irremediablemente.

"Lo que encontré sorprendente es que la capacidad de deshacer la perturbación está directamente relacionada con la cantidad de información que se obtiene sobre el observable", o la cantidad física que están midiendo, dijo Hofmann. "Las matemáticas son bastante exactas aquí".