تا پیش از این تصور می‌شد که دلیل عدم امکان مشاهده اثرات کوانتومی، وجود پدیده عدم وابستگی است. اما محققان نشان دادند دشواری‌های موجود در سر راه شمارش فوتون‌ها نیز می‌توان دلیل عدم امکان مشاهده اثرات کوانتومی باشد.
دشواری مشاهده گربه‌های کوانتومی
آیا دنیاهای موازی وجود دارد؟ چگونه ما می‌توانیم این دنیاها را بشناسیم؟ این موضوع یک از موضوعات بسیار جالب است که فیزیک‌دانان در حوزه کوانتوم به‌دنبال پاسخ آن هستند. محققان دانشگاه‌های کالگری و واترلو در کانادا به‌همراه پژوهشگران دانشگاه ژنو در سوئیس اخیرا مقاله‌ای تحت عنوان Coarse Graining Makes It Hard to See Micro-Macro Entanglement در نشریه Physical Review Letters به چاپ رساندند. در این مقاله محققان به تفصیل توضیح می‌دهند که چرا ما معمولا قادر به دیدن اثرات فیزیکی مکانیک کوانتومی نیستیم.
کریستوفر سایمون، از محققان دپارتمان فیزیک و نجوم در دانشگاه کالگری می‌گوید فیزیک کوانتومی در مقیاس‌های بسیار کوچک کاملا درست پاسخ می‌دهد اما زمانی که به مقیاس‌های بزرگتر پا می‌گذاریم، شمارش فوتون‌ها تقریبا غیر ممکن می‌شود. ما ثابت کردیم که مشاهده این اثرات در زندگی روزمره بسیار دشوار است.
همگان می‌دانند که سیستم‌های کوانتومی بسیار شکننده هستند. زمانی که یک فوتون با محیط واکنش می‌دهد، هر قدر هم که این برهمکنش کوچک باشد، باز هم ابرموقعیت فوتون از بین می‌رود. ابرموقعیت یکی از مفاهیم بنیادی در فیزیک کوانتوم است که می‌گوید سیستم‌ها قادرند به‌طور خودبه‌خودی در تمام حالت‌های ممکن خود وجود داشته باشند. اما اگر محاسبه انجام شود نتیجه یکی از حالت‌ها به‌دست خواهد آمد.
این اثر به‌عدم وابستگی شهرت دارد که در دهه‌های گذشته به‌وفور روی آن تحقیق شده است. ایده عدم وابستگی توسط اروین شرودینگر ارائه شد که به‌عنوان یکی از بنیان‌گذارن فیزیک کوانتومی شناخته می‌شود. او این مفهوم را از پارادوکس گربه در جعبه استخراج کرد در این پارادوکس گفته می‌شود که یک گربه درون جعبه هم می‌تواند مرده باشد و هم زنده.
اما به اعتقاد نویسندگان این مقاله، تنها عدم وابستگی نیست که موجب دشواری مشاهده اثرات کوانتومی می‌شود. برای مشاهده اثرات کوانتومی نیاز به اندازه‌گیری‌های بسیار دقیقی است. سایمون و همکارانش روی یک مثالی از این گربه تحقیق کردند برای این کار آنها از یک حالت کوانتومی ویژه که در آن تعداد بسیار زیادی فوتون درگیر است، استفاده شده است. آنها نشان دادند که برای مشاهده طبیعت کوانتومی این حالت، باید بتوان تعداد فوتون‌ها را با دقت شمارش کرد. با افزایش تعداد فوتون‌ها این کار دشوارتر می‌شود.
