Главным достижением Уайнленда стало умелое использование лазерных импульсов. Например, оказалось, что, подбирая особым образом такие импульсы, можно «затолкать» ион в самое нижнее энергетическое состояние. А после, с помощью уже других импульсов, перевести ион в суперпозицию нижнего и следующего за ним энергетического состояния. Суперпозицией в квантовой механике называется ситуация знаменитого «кота Шредингера» – одновременное существование в нескольких состояниях. В данном случае, в двух. Получив ион в состоянии настоящей квантовой суперпозиции, физики наконец смогли изучать эти загадочные объекты.
Результаты нобелевских лауреатов позволили создать сверхточные атомные часы (в этой деятельности сам Уайнленд принимал посильную роль). В частности, ученые создали часы, в которых роль маятника исполняет ион, а второй используется для считывания «колебаний» первого без разрушения его квантового состояния. В 2008 году вышла работа, в которой Уайнленд показал, что такие часы позволяют добиться точности на два порядка выше распространенных сейчас цезиевых часов. Эта точность настолько велика, что при поднятии часов в лаборатории буквально на 30 сантиметров, они начинают идти по-другому из-за ничтожной разницы на этих высотах земного гравитационного поля!
Самыми известными из экспериментов Уайнленда и Ароша стали эксперименты по квантовым вычислениям.
Уайнленд стал первым, кто сумел собрать из двух кубитов логическую систему, реализующую отрицание NOT. Нельзя сказать, что это было очень уж впечатляюще. Да и на пути к созданию квантового компьютера предстоит решить еще множество сложнейших практических задач. Но это не отменяет достижений американца.
Если говорить коротко, не углубляясь в научные понятия, то ситуация такова: Дэвид Уайнленд и Серж Арош не сделали великих открытий. Они не обнаружили ускоренное расширение Вселенной, не открыли графен. Но их невероятная любознательность и инженерный талант позволили ученым преодолеть, казалось бы, нерушимый барьер и получить возможность изучать физически реальные квантовые суперпозиции. И это продолжает приносить удивительные, пусть и не всегда понятные плоды.
И среди этих непонятностей одна принципиальная. Работы Уайнленда и Ароша – это эксперименты с квантовыми суперпозициями. Разумеется, очень многочисленны и теоретические проработки свойств этих объектов. И они даже породили попытку новой интерпретации квантовой механики – информационную интерпретацию в нескольких вариантах. В их основе лежит идея о том, что при измерении наблюдатель извлекает из системы некоторую информацию. Эта информация, с одной стороны, воспринимается как результат наблюдения, с другой – меняет саму измеряемую квантовую систему, поскольку квантовая система информацию теряет. Информация приобретает, как говорят философы, онтологический статус – становится физической сущностью.
Но, если применить «бритву Оккама», то окажется, что введения этой сущности можно избежать в рамках многомировой интерпретации, вспомнив о том, что возникновение различных соотнесенных состояний как раз и порождает «рождение» и «исчезновение» информации. Так что «информационная интерпретация» оказывается все той же многомировой, но выраженной в иных понятиях.
С учетом сказанного любопытен опрос, проведенный на конференции «Квантовая механика и природа реальности», проходившей в июле 2011 года в Австрии. Среди вопросов был и вопрос о «справедливости» известных интерпретаций квантовой механики. Интересен этот опрос и тем, что после него можно увидеть динамику «общественного мнения» физиков. Дело в том, что в 1997 году известный физик и космолог Макс Тегмарк провел аналогичный опрос на конференции «Фундаментальные проблемы в квантовой теории».
И вот к чему приводит это сравнение (http://www.lenta.ru/articles/2013/01/21/quantum/): «Оказалось, что 42 процента поддерживают копенгагенскую интерпретацию, 24 процента – теорию квантовой информации и только 18 – многомировую интерпретацию квантовой механики. Еще 9 процентов придерживаются интерпретации Пенроуза об объективности коллапса волновой функции». Здесь я позволю себе не согласиться с А. Коняевым, автором этого материала, в связи с употребленным им эмоциональным наречием «только». Ведь, учитывая результат применения «оккамовского инструмента», если сложить 24% и 18%, то получится 42%. То есть и за «Копенгагена» и за «Эверетта» оказалось равное число голосов! А по опросу Тегмарка 1997 года было 27% у «Копенгагена» и 17% у «Эверетта». Так что с течением времени «Эверетт» все более укрепляется в научном мейнстриме.