6.4 Tác động của phép đo

Trang chủ ／ Chương 6: Miền lượng tử

Thiết lập: Dùng nguồn sáng cực yếu để photon đến từng chiếc. Phía trước là tấm chắn có hai khe hẹp; phía sau là màn hình có thể ghi từng lần chạm. Khi cần, đặt đầu dò hoặc phần tử quang học tại miệng khe hoặc sau khe.

• Không đo đường đi
  Mở cả hai khe mà không thêm bất kỳ thiết bị nào có thể phân biệt hai lộ trình. Các điểm đơn lẻ tích lũy dần và hiện ra các vân sáng–tối. Mỗi lần đến là một chấm; bức tranh tổng hợp là dải vân giao thoa.
• Đo đường đi
  Đặt thiết bị có thể phân biệt hai lộ trình, ví dụ gắn các kính phân cực khác nhau hoặc nhãn pha khác nhau sau mỗi khe, hoặc dùng đầu dò “which-path” đủ nhạy. Vân giao thoa biến mất; màn hình hiện hai đỉnh rộng. Mỗi sự kiện vẫn là một chấm; chỉ đồ thị thống kê thay đổi.
• Đo đường đi yếu
  Chèn đầu dò rất nhẹ hoặc gắn nhãn vi mô có thể đảo ngược trên lộ trình. Độ tương phản của vân giảm, ở giữa hai trạng thái: vân rõ và hai đỉnh. Ghép nối càng mạnh thì vân càng nhạt; ghép nối yếu chỉ làm giảm nhẹ.

Chỉ các thiết bị trên đường đi thay đổi giữa ba tình huống này. Nguồn và màn hình giữ nguyên; điều thay đổi là sự tồn tại và độ sắc nét của các vân.

II. Cách hiểu cốt lõi theo Lý thuyết Sợi Năng Lượng

Ba bước diễn ra theo thứ tự: ghép nối, đóng kín, và ghi nhớ. Trong lần nhắc đầu tiên: Lý thuyết Sợi Năng Lượng (EFT) mô tả ánh sáng như một bó nhiễu loạn tensor lan truyền trong “biển năng lượng”.

1. Ghép nối: Viết lại “cảnh quan dẫn hướng”
   Hai khe khắc nên một cảnh quan dẫn hướng trong biển năng lượng, định sẵn nơi nào dễ đi, nơi nào cản trở. Khi thêm đầu dò hoặc mốc lộ trình, ta nhúng cấu trúc mới vào biển đó. Ghép nối làm xáo trộn quan hệ “đồng pha” giữa hai lộ trình và viết lại cảnh quan. Viết lại càng mạnh, nền hỗ trợ giao thoa càng bị san phẳng, vân càng phai.
2. Đóng kín: Khóa một sự kiện tại chỗ
   Khi bó sóng trao đổi đủ năng lượng cục bộ với thiết bị và vượt qua ngưỡng đóng kín, sự kiện được cố định tại một thời điểm và vị trí. Từ đó, khả năng đi theo lộ trình còn lại bị loại trừ, và vùng xa không còn điều kiện để giao thoa. Đóng kín có thể xảy ra dọc đường đi hoặc tại màn hình, tùy độ mạnh của ghép nối và hình học bố trí.
3. Ghi nhớ: Phóng đại lựa chọn thành lịch sử
   Đóng kín chỉ là vi mô. Để đọc được kết quả, hệ phải khuếch đại và ghi lại ở mức vĩ mô: kim chỉ lệch, điểm ảnh lật, hay điện tích tích lũy. Khi ký ức đã được ghi, quá trình không thể đảo ngược; vân không thể phục hồi.

Gắn ba bước vào ba hiện tượng:

• Không đo đường đi: ghép nối rất yếu, hai lộ trình giữ đồng pha cho đến khi đóng kín tại màn hình, vân rõ.
• Đo đường đi: ghép nối mạnh và đóng kín đã xảy ra trên đường đi; cảnh quan bị viết lại, không còn giao thoa ở xa.
• Đo đường đi yếu: ghép nối hạn chế; cảnh quan chỉ bị viết lại một phần; vân còn nhưng tương phản giảm.

III. Lựa chọn trì hoãn, diễn giải chung một ngôn ngữ

• Ý tưởng thí nghiệm
  Để hai lộ trình truyền song song rồi đến phút cuối mới quyết định: cho chúng chồng nhau để giao thoa hay tách ra để đọc đường đi. Một cách làm phổ biến là giao thoa kế Mach–Zehnder, chọn có hay không chèn bộ tách chùm thứ hai ở cuối. Một biến thể thiên văn dùng hai lộ trình dài do thấu kính hấp dẫn, và ở trạm quan sát mới chọn tạo ảnh hay cho chùm hợp giao thoa.
• Hiện tượng quan sát
  Chèn bộ tách chùm thứ hai sẽ xuất hiện một cổng sáng (giao thoa) và một cổng tối. Bỏ nó ra sẽ ghi nhận thống kê đường đi ở hai cổng tách biệt. Quyết định có thể lùi đến sát trước màn hình mà kết quả vẫn tuân theo lựa chọn.
• Diễn giải
  Điều bị “trì hoãn” là cách thức đóng kín, không phải thông điệp gửi về quá khứ. Chừng nào ghép nối mạnh chưa phá hủy trạng thái đồng pha giữa đường đi, trường vẫn lan truyền theo kiểu “có thể giao thoa”. Việc chèn hay rút bộ tách chùm ở cuối đặt điều kiện biên cuối cùng trước khi đóng kín. Nếu chọn đóng kín theo giao thoa, hai lộ trình chồng lại ở cuối; cảnh quan dẫn hướng sinh ra vùng sáng và tối; thống kê hiện vân. Nếu chọn đóng kín theo đường đi, hai lộ trình tách ở cuối, mỗi bên đóng kín và được ghi nhớ riêng; thống kê thành hai đỉnh. Không cần viện đến nghịch nhân quả.

IV. Xóa lượng tử, vẫn theo ba bước: ghép nối – đóng kín – ghi nhớ

• Ý tưởng thí nghiệm
  Trước hết gắn nhãn có thể phân biệt một cách yếu lên hai lộ trình, như phân cực khác nhau. Sau đó đặt thiết bị ở cuối để xóa các nhãn này hoặc xoay chúng về cùng hướng. Có thể dùng đếm trùng hợp để chỉ thống kê những mẫu con thật sự đã được xóa.
• Hiện tượng quan sát
  Nếu nhãn đã được khuếch đại thành ký ức có thể đọc, vân không quay lại. Nếu nhãn chỉ ở mức “có thể đọc” và bị xóa hoàn toàn trước khi đóng kín, vân xuất hiện lại trong thống kê có điều kiện. Xóa không trọn vẹn thì vân chỉ trở lại một phần.
• Diễn giải
  Gắn nhãn chính là viết lại cảnh quan dẫn hướng. Miễn là có thể khôi phục trạng thái đồng pha trước khi đóng kín, và trên đường đi chưa ghi nhãn thành ký ức, trường sẽ tái lập nền giao thoa ở cuối; vì vậy vân xuất hiện trong mẫu con phù hợp. Một khi nhãn đã được ghi nhớ, quá trình trở nên bất khả đảo; xóa không còn hiệu lực.

V. Làm rõ ngắn gọn những hiểu lầm thường gặp

• Phép đo không chỉ là “quan sát”; nó thêm một ghép nối vật lý, có thể viết lại cảnh quan dẫn hướng và kích hoạt đóng kín sớm.
• “Sụp đổ” không phải khoảnh khắc huyền bí; đó là bề ngoài của chuỗi ghép nối – đóng kín – ghi nhớ.
• Lựa chọn trì hoãn không đổi quá khứ; nó đặt điều kiện biên cuối cùng trước khi đóng kín.
• Xóa lượng tử không phải ảo thuật; nó xóa nhãn, khôi phục đồng pha và tránh ghi ký ức giữa chừng.

VI. Tóm lại bằng bốn câu

• Vân đến từ cảnh quan dẫn hướng do trường khắc sẵn; các chấm đơn lẻ đến từ việc vượt ngưỡng đóng kín và được ghi nhớ.
• Phép đo gồm ghép nối, đóng kín và ghi nhớ; cường độ khác nhau làm vân mạnh hay yếu tương ứng.
• Lựa chọn trì hoãn quyết định cách đóng kín, không phải đảo ngược thời gian.
• Xóa lượng tử chỉ khôi phục vân khi chưa ghi ký ức và xóa hoàn toàn; đã ghi rồi thì không đảo ngược.

Phụ lục: Họ “đo yếu” → Thẻ chuyển đổi theo Lý thuyết Sợi Năng Lượng

• Đo yếu
  Ghép nối nhỏ, trao đổi năng lượng nhỏ. Hai lộ trình phần lớn giữ đồng pha; cảnh quan dẫn hướng bị viết lại một phần; độ tương phản vân giảm nhưng vẫn thấy.
• Đo yếu liên tục
  Nhiều ghép nối nhỏ tích lũy; suy pha tăng dần; cảnh quan dẫn hướng mờ đi từng bước; vân chuyển từ rõ sang nhạt.
• Xóa lượng tử
  Gắn nhãn trước, rồi xóa nhãn trước khi đóng kín, đồng thời tránh ghi ký ức vĩ mô giữa chừng. Nếu xóa trọn vẹn và sàng lọc điều kiện đúng, cảnh quan trở lại trạng thái sẵn sàng giao thoa, và vân xuất hiện trong mẫu con tương ứng.
• Lựa chọn trì hoãn
  Lùi quyết định kiểu đóng kín đến cuối: chọn giữa đóng kín giao thoa hoặc đóng kín theo đường đi trước khi thực sự đóng kín. Không có nghịch nhân quả, chỉ là chọn điều kiện biên cuối cùng.
• Đo bảo vệ và đọc “giá trị yếu”
  Trong trạng thái được bảo vệ mạnh, rút tín hiệu bằng trao đổi cực nhỏ, gần như không viết lại cảnh quan; chỉ “lấy mẫu” pha cục bộ hoặc phân bố. Nhiễu loạn đủ nhỏ để đóng kín diễn ra sau khi đọc.
• Đo không tương tác
  Bằng cách đổi điều kiện biên để chặn một lộ trình, xác suất tại một cổng khác thay đổi theo cách có thể đọc được. Dù không có trao đổi năng lượng trực tiếp, cảnh quan dẫn hướng đã bị viết lại, cho phép suy ra “có vật ở đó” qua thống kê.
• Đánh đổi giữa khả năng phân biệt đường đi và độ rõ của vân
  Mốc lộ trình càng rõ, đồng pha càng ít; cảnh quan càng khó đỡ giao thoa. Mốc càng mờ, đồng pha càng nhiều; vân càng rõ. Hai mặt này cùng phản ánh độ mạnh của ghép nối.