What can Schrödinger's cat teach us about quantum mechanics? - Josh Samani

Ce ne învață pisica lui Schrödinger despre mecanica cuantică? - Josh Samani

Traducător: Anca Badut Corector: Ariana Bleau Lugo

Consider throwing a ball straight into the air.

Dacă aruncați o minge în sus

Can you predict the motion of the ball after it leaves your hand?

puteți prezice mișcarea mingii după ce aceasta părăsește mâna?

Sure, that's easy.

Sigur, e simplu.

The ball will move upward until it gets to some highest point,

Mingea urcă până ajunge în cel mai înalt punct,

then it will come back down and land in your hand again.

apoi se întoarce și aterizează înapoi în mână.

Of course, that's what happens,

Desigur, asta se întâmplă,

and you know this because you have witnessed events like this countless times.

și știi asta datorită nenumăratelor experiențe anterioare.

You've been observing the physics of everyday phenomena your entire life.

Ai observat fenomenele fizice de zi cu zi toată viața.

But suppose we explore a question about the physics of atoms,

Dar să presupunem că explorăm un aspect legat de fizica atomică,

like what does the motion of an electron

de exemplu, cum arată mișcarea unui electron

around the nucleus of a hydrogen atom look like?

în jurul nucleului atomului de hidrogen?

Could we answer that question based on our experience with everyday physics?

Putem răspunde bazat pe experiența cu legile fizicii de zi cu zi?

Definietly not. Why?

Categoric, nu. De ce?

Because the physics that governs the behavior of systems at such small scales

Deoarece legile fizice ce guvernează sistemele la o scară atât de mică

is much different than the physics of the macroscopic objects

e foarte diferită de cea a obiectelor macroscopice

you see around you all the time.

pe care le vedeți mereu în jur.

The everyday world you know and love

Lumea de zi cu zi pe care o cunoaștem

behaves according to the laws of classical mechanics.

se comportă conform legilor mecanicii clasice.

But systems on the scale of atoms

Dar sistemele la scară atomică

behave according to the laws of quantum mechanics.

se comportă în conformitate cu legile mecanicii cuantice.

This quantum world turns out to be a very strange place.

Această lume cuantică pare a fi un loc foarte bizar.

An illustration of quantum strangeness is given by a famous thought experiment:

O exemplificare a ciudățeniei cuantice e dată de un experiment celebru:

Schrödinger's cat.

pisica lui Schrödinger.

A physicist, who doesn't particularly like cats, puts a cat in a box,

Un fizician, care nu îndrăgește neapărat pisicile, pune o pisică într-o cutie,

along with a bomb that has a 50% chance of blowing up after the lid is closed.

împreună cu o bombă ce are o șansă 50% de a exploda după ce cutia e închisă.

Until we reopen the lid, there is no way of knowing

Până nu redeschidem capacul, nu putem ști

whether the bomb exploded or not,

dacă bomba a explodat sau nu,

and thus, no way of knowing if the cat is alive or dead.

și nici dacă pisica e sau nu în viață.

In quantum physics, we could say that before our observation

Putem spune că înainte să deschidem cutia și să vedem rezultatul,

the cat was in a superposition state.

pisica se află într-o stare de superpoziție.

It was neither alive nor dead but rather in a mixture of both possibilities,

Nu era nici vie nici moartă, ci într-o suprapunere de două posibilități.

with a 50% chance for each.

cu o probabilitate de 50% pentru fiecare.

The same sort of thing happens to physical systems at quantum scales,

Același lucru se întâmplă la sistemele fizice la scara cuantică,

like an electron orbiting in a hydrogen atom.

precum un electron orbitând într-un atom de hidrogen.

The electron isn't really orbiting at all.

De fapt, electronul nu orbitează deloc.

It's sort of everywhere in space, all at once,

Este peste tot în spațiu, în același timp,

with more of a probability of being at some places than others,

cu o probabilitate mai mare în anumite locuri decât în altele,

and it's only after we measure its position

și numai după ce îi determinăm poziția

that we can pinpoint where it is at that moment.

putem indica locul în care se află în acel moment.

A lot like how we didn't know whether the cat was alive or dead

La fel ca în cazul în care nu știam dacă pisica e vie sau moartă

until we opened the box.

până nu deschideam cutia.

This brings us to the strange and beautiful phenomenon

Asta ne aduce la frumosul și straniul fenomen

of quantum entanglement.

numit entanglament cuantic.

Suppose that instead of one cat in a box, we have two cats in two different boxes.

Să presupunem că în loc de o pisică într-o cutie, avem două pisici în două cutii.

If we repeat the Schrödinger's cat experiment with this pair of cats,

Dacă repetăm experimentul lui Schrödinger cu cele două pisici,

the outcome of the experiment can be one of four possibilities.

rezultatul experimentului e una din patru posibilitați.

Either both cats will be alive, or both will be dead,

Fie ambele pisici vor fi în viață, sau amândouă vor muri,

or one will be alive and the other dead, or vice versa.

ori una va fi vie iar cealaltă moartă, și invers.

The system of both cats is again in a superposition state,

Sistemul celor două pisici e din nou o superpoziție

with each outcome having a 25% chance rather than 50%.

cu fiecare rezultat având o probabilitate de 25%, în loc de 50%.

But here's the cool thing:

Dar iată partea interesantă:

quantum mechanics tells us it's possible to erase

mecanica cuantică ne spune că rezultatele în care

the both cats alive and both cats dead outcomes from the superposition state.

ambele pisici sunt vii și ambele sunt moarte se pot elimina din superpoziție.

In other words, there can be a two cat system,

Cu alte cuvinte, poate exista un sistem cu două pisici,

such that the outcome will always be one cat alive and the other cat dead.

astfel încât să rezulte una vie și cealaltă moartă.

The technical term for this is that the states of the cats are entangled.

Termenul tehnic pentru asta este că starea pisicilor e corelată.

But there's something truly mindblowing about quantum entanglement.

Dar există ceva incredibil legat de această corelare cuantică.

If you prepare the system of two cats in boxes in this entangled state,

Dacă pui cele două pisici corelate fiecare într-o cutie

then move the boxes to opposite ends of the universe,

și apoi muți cutiile la două capete opuse ale universului,

the outcome of the experiment will still always be the same.

rezultatul experimentului va fi mereu același.

One cat will always come out alive, and the other cat will always end up dead,

O pisică va fi întotdeauna vie, iar cealaltă va fi întotdeauna moartă,

even though which particular cat lives or dies is completely undetermined

chiar dacă nu se știe care dintre ele trăiește și care moare

before we measure the outcome.

înainte de evaluarea rezultatului.

How is this possible?

Cum e posibil?

How is it that the states of cats on opposite sides of the universe

Cum se poate ca starea pisicilor în colțuri opuse ale univerului

can be entangled in this way?

să fie conectată astfel?

They're too far away to communicate with each other in time,

Sunt prea departe ca să comunice între ele,

so how do the two bombs always conspire such that

cum e posibil ca cele două bombe să conspire astfel încât

one blows up and the other doesn't?

una să explodeze și cealaltă nu?

You might be thinking,

Ai putea crede:

"This is just some theoretical mumbo jumbo.

„Astea-s doar fetișuri teoretice.

This sort of thing can't happen in the real world."

Așa ceva nu se poate întâmpla cu adevărat."

But it turns out that quantum entanglement

Dar se pare că entanglamentul cuantic

has been confirmed in real world lab experiments.

a fost confirmat în realitate prin lucrări de laborator.

Two subatomic particles entangled in a superposition state,

Două particule subatomice conectate într-o stare de superpoziție,

where if one spins one way then the other must spin the other way,

dacă una se rotește într-un sens, cealaltă se rotește invers,

will do just that, even when there's no way

vor avea mereu aceste stări, chiar dacă nu există posibilitatea

for information to pass from one particle to the other

ca informația să treacă de la o particulă la cealaltă

indicating which way to spin to obey the rules of entanglement.

ca să indice în ce sens să se rotească ca să respecte regulile entanglamentului.

It's not surprising then that entanglement is at the core

Nu ne surprinde atunci că entanglamentul este miezul

of quantum information science,

științei informațiilor cuantice,

a growing field studying how to use the laws of the strange quantum world

un domeniu emergent ce studiază legile ciudatei lumi cuantice

in our macroscopic world,

în cadrul lumii noastre macroscopice,

like in quantum cryptography, so spies can send secure messages to each other,

ca într-o criptografie cuantică, prin care spionii își pot trimite mesaje sigure

or quantum computing, for cracking secret codes.

sau ca într-un proces cuantic de spargere a codurilor secrete.

Everyday physics may start to look a bit more like the strange quantum world.

Legile fizice de zi cu zi pot părea acum un pic mai asemănătoare lumii cuantice.

Quantum teleportation may even progress so far,

Teleportarea cuantică ar putea progresa așa mult

that one day your cat will escape to a safer galaxy,

încât într-o zi pisica ta ar putea fugi către o galaxie mai sigură

where there are no physicists and no boxes.

unde nu există nici fizicieni și nici cutii.