Thí nghiệm Lượng tử Xác nhận Đo lường Hiện tại Định hình Quá khứ Lượng tử

Các thí nghiệm cơ học lượng tử tinh vi, đặc biệt là biến thể của thí nghiệm lựa chọn trì hoãn, đã cung cấp bằng chứng thực nghiệm cho thấy thực tại quá khứ không phải là một thực thể cố định tuyệt đối. Cốt lõi của những phát hiện này là sự xác nhận rằng hành động đo lường được thực hiện trong thời điểm hiện tại có khả năng định hình cách mà quá khứ của hệ lượng tử tự cấu hình. Những nghiên cứu này, thường được tiến hành trong các phòng thí nghiệm sử dụng hệ thống quang học và chuyển mạch siêu nhanh, đã thách thức trực giác cổ điển về tính nhân quả tuyến tính.

Thí nghiệm khe đôi là nền tảng, nơi việc quan sát đường đi của photon làm sụp đổ hàm sóng của nó, buộc nó phải biểu hiện như một hạt thay vì sóng. Trong biến thể lựa chọn trì hoãn, quyết định quan sát được đưa ra sau khi photon đã đi qua các khe, nhưng kết quả vẫn cho thấy mẫu giao thoa biến mất hoặc xuất hiện chính xác như thể quyết định đã được đưa ra trước đó. Điều này gợi ý rằng phép đo hiện tại đang giảm thiểu sự chồng chất lượng tử mô tả quá khứ, một kết luận phù hợp với các dự đoán lý thuyết lượng tử. Những nhân vật tiên phong trong lĩnh vực này bao gồm các nhà vật lý như Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg, Niels Bohr, cùng với nhà vật lý lý thuyết John Archibald Wheeler, người đã đề xuất thí nghiệm lựa chọn trì hoãn vào những năm 1970.

Các nhà khoa học tại Đại học Quốc gia Úc (ANU) đã thực hiện thành công thí nghiệm tưởng tượng của Wheeler, và những kết quả này, được công bố trên tạp chí Nature Physics, cho thấy những gì xảy ra trong quá khứ có thể bị ảnh hưởng bởi tương lai, và ngược lại. Một nghiên cứu khác vào năm 2007 tại Pháp cũng đã chỉ ra rằng hành động của các nhà khoa học có thể hồi sinh những gì đã xảy ra trong quá khứ lượng tử, như được ghi nhận trên tạp chí Science. Những thí nghiệm này đặt ra câu hỏi sâu sắc về mối quan hệ cơ bản giữa người quan sát và bản chất của thực tại, đi ngược lại với chủ nghĩa hiện thực cổ điển.

Một minh chứng khác về tính phản trực giác này là thí nghiệm được tái hiện thành công với các nguyên tử helium, được khóa chặt dưới dạng ngưng kết Bose-Einstein trước khi được thả qua một cấu trúc tia laser hoạt động như một ngã tư. Nếu một 'song sắt' thứ hai được thêm vào sau khi nguyên tử đã vượt qua ngã tư thứ nhất, sự giao thoa sẽ xảy ra, như thể nguyên tử đã đi qua cả hai đường. Tuy nhiên, nếu song sắt thứ hai bị loại bỏ, không có sự giao thoa nào được quan sát, ngụ ý rằng nguyên tử đã không 'quyết định' đường đi của nó cho đến khi có sự kiểm tra lần thứ hai. Sự khác biệt giữa cơ học cổ điển và cơ học lượng tử là bối cảnh quan trọng cho những nghiên cứu này.

Mặc dù những hiện tượng này xác nhận các dự đoán lượng tử, chúng vẫn phân biệt rõ ràng giữa ảnh hưởng đến thực tại lượng tử và khả năng truyền thông tin thực sự theo chiều ngược thời gian. Nghiên cứu liên tục trong lĩnh vực này khẳng định rằng việc giải thích cơ học lượng tử vẫn là một biên giới trung tâm trong vật lý cơ bản, tiếp tục thúc đẩy ranh giới của sự hiểu biết khoa học về vũ trụ.