6.4 ผลของการวัด

หน้าแรก ／ บทที่ 6: เขตควอนตัม

I. ผลลัพธ์สามแบบที่พบบ่อยในการทดลองสองร่อง

การตั้งค่า: ใช้แหล่งกำเนิดแสงกำลังต่ำมากเพื่อให้โฟตอนมาถึงทีละตัว ด้านหน้าคือฉากบังที่มีร่องแคบสองร่อง ด้านหลังคือจอรับที่บันทึกเหตุการณ์การกระทบทีละจุด เมื่อจำเป็นให้วางหัววัดหรือชิ้นส่วนเชิงแสงไว้ที่ปากร่องหรือถัดจากร่อง

• ไม่วัดเส้นทาง
  เปิดทั้งสองร่องโดยไม่ใส่อุปกรณ์ใดที่แยกความต่างของสองเส้นทาง เหตุการณ์เดี่ยวจะสะสมเป็นจุด และไม่นานลวดลายสว่าง–มืดแบบแถบจะปรากฏ แต่ละครั้งยังเป็นเพียงจุดเดียว เพียงแต่สถิติโดยรวมกลายเป็นแถบการแทรกสอด
• วัดเส้นทาง
  ติดตั้งอุปกรณ์ที่แยกความต่างของสองเส้นทางได้ เช่น ติดแผ่นโพลาไรซ์ต่างชนิดหรือแท็กเฟสต่างกันหลังแต่ละร่อง หรือใช้หัววัดชนิดบอกเส้นทางที่ไวพอ ลวดลายแถบหายไป จอแสดงสันโค้งกว้างสองสัน เหตุการณ์เดี่ยวยังเป็นจุดเช่นเดิม เพียงแต่สถิติเปลี่ยนรูปแบบ
• วัดเส้นทางแบบอ่อน
  แทรกหัววัดที่อ่อนมากหรือแท็กจิ๋วที่ย้อนคืนได้ลงบนเส้นทาง ความเปรียบต่างของแถบลดลง อยู่กึ่งกลางระหว่างแถบชัดกับสันคู่ แรงเชื่อมต่อยิ่งมาก แถบยิ่งจาง แรงเชื่อมต่อยิ่งน้อย แถบจางลงเพียงเล็กน้อย

ทั้งสามกรณีนี้เปลี่ยนเพียงอุปกรณ์บนเส้นทาง แหล่งกำเนิดและจอรับเหมือนเดิม สิ่งที่เปลี่ยนคือการมีอยู่และความคมชัดของแถบ

II. การตีความหลักตามทฤษฎีเส้นพลังงาน

มีสามขั้นตอนตามลำดับ: การเชื่อมต่อ การปิดล็อก และความทรงจำ ในการกล่าวถึงครั้งแรก: ทฤษฎีเส้นพลังงาน (EFT) อธิบายว่าแสงคือกระจุกการรบกวนเชิงเทนเซอร์ที่แพร่ไปใน “ทะเลพลังงาน”

1. การเชื่อมต่อ: เขียน “ภูมิทัศน์ชี้นำ” ใหม่
   ร่องสองร่องสลักภูมิทัศน์ชี้นำในทะเลพลังงาน ล่วงหน้าว่าตรงไหนลื่นไหลหรือต้าน เมื่อเติมหัววัดหรือตัวหมายเส้นทาง เรากำลังฝังโครงสร้างใหม่ลงในทะเลนั้น การเชื่อมต่อทำให้ความ “พร้อมเพรียงเฟส” ระหว่างสองเส้นทางถูกรบกวน และเขียนภูมิทัศน์ใหม่ ยิ่งเขียนใหม่แรง พื้นรองรับการแทรกสอดยิ่งราบลง แถบยิ่งจาง
2. การปิดล็อก: ผูกเหตุการณ์ไว้ ณ ที่หนึ่ง
   เมื่อกระจุกคลื่นแลกเปลี่ยนพลังงานได้พอในบริเวณกับอุปกรณ์และผ่านเกณฑ์ปิดล็อก เหตุการณ์จะถูกตรึง ณ เวลาและตำแหน่งหนึ่ง นับแต่นั้น ความเป็นไปได้ของอีกเส้นทางหนึ่งถูกลบออก บริเวณไกลจึงไม่สามารถก่อการแทรกสอดได้ การปิดล็อกอาจเกิดตามเส้นทางหรือบนจอ ขึ้นอยู่กับความแรงของการเชื่อมต่อและรูปทรงอุปกรณ์
3. ความทรงจำ: ขยาย “การเลือก” ให้กลายเป็นประวัติ
   การปิดล็อกเป็นเพียงระดับจุลภาค เพื่อให้อ่านผลได้ ระบบต้องขยายและบันทึกในระดับมหภาค เช่น เข็มชี้เบน พิกเซลพลิก หรือประจุสะสม เมื่อความทรงจำถูกเขียนแล้ว กระบวนการไม่อาจย้อนกลับ แถบไม่อาจกู้คืน

เมื่อนำสามขั้นไปเทียบกับสามผลลัพธ์:

• เมื่ อไม่วัดเส้นทาง การเชื่อมต่ออ่อนมาก สองเส้นทางยังพร้อมเพรียงจนปิดล็อกที่จอ แถบจึงชัด
• เมื่อวัดเส้นทาง การเชื่อมต่อแรงและการปิดล็อกเกิดแล้วบนเส้นทาง ภูมิทัศน์ถูกเขียนใหม่ ไม่เกิดการแทรกสอดที่ไกล
• เมื่อวัดเส้นทางแบบอ่อน การเชื่อมต่อจำกัด ภูมิทัศน์ถูกเขียนใหม่เพียงบางส่วน แถบยังอยู่แต่ความเปรียบต่างลดลง

III. การเลือกที่ล่าช้า: อธิบายด้วยภาษาเดียวกัน

• แนวคิดการทดลอง
  ปล่อยให้สองเส้นทางเดินคู่ขนาน แล้วค่อยตัดสินใจในวินาทีสุดท้ายว่าจะรวมให้แทรกสอดหรือแยกเพื่ออ่านเส้นทาง วิธีที่ใช้บ่อยคืออินเตอร์เฟอโรมิเตอร์แบบมาค–เซนเดอร์ โดยเลือกจะใส่ตัวแยกลำแสงตัวที่สองตรงปลายหรือไม่ อีกแบบใช้เลนส์ความโน้มถ่วงของเอกภพทำทางยาวสองเส้น แล้วค่อยเลือกที่สถานีสังเกตว่าจะสร้างภาพหรือรวมให้แทรกสอด
• สิ่งที่สังเกตได้
  เมื่อใส่ตัวแยกลำแสงตัวที่สอง จะเห็นช่องสว่าง (ทางออกแทรกสอด) และช่องมืด หากถอดออก จะได้สถิติแบบบอกเส้นทางจากช่องสองช่องที่แยกกัน การตัดสินใจเลื่อนได้จนเกือบถึงจอ แต่ผลยังคงทำตามที่เลือกอย่างเคร่งครัด
• คำอธิบาย
  สิ่งที่ “ล่าช้า” คือรูปแบบการปิดล็อก มิใช่การส่งข่าวกลับอดีต ตราบเท่าที่การเชื่อมต่อแรงระหว่างทางยังไม่ทำลายความพร้อมเพรียงเฟส สนามจะเดินทางในสภาพที่พร้อมจะแทรกสอด การใส่หรือถอดตัวแยกลำแสงที่ปลาย เท่ากับตั้งเงื่อนไขขอบเขตสุดท้ายก่อนปิดล็อก หากเลือกปิดล็อกแบบแทรกสอด สองเส้นทางจะซ้อนทับกันที่ปลาย ภูมิทัศน์ชี้นำให้บริเวณสว่างและมืด และสถิติแสดงเป็นแถบ หากเลือกปิดล็อกแบบเส้นทาง สองเส้นทางจะแยกกันที่ปลาย แต่ละทางปิดล็อกและถูกบันทึกต่างหาก สถิติจึงเป็นสันคู่ โดยไม่ต้องอ้างเหตุย้อนเวลา

IV. การลบเชิงควอนตัม: ยังยึดสามขั้น—เชื่อมต่อ ปิดล็อก และความทรงจำ

• แนวคิดการทดลอง
  เริ่มจากติดแท็กที่แยกความต่างได้แบบอ่อนบนสองเส้นทาง เช่น โพลาไรซ์ต่างกัน แล้ววางอุปกรณ์ที่ปลายเพื่อ “ลบ” แท็กเหล่านี้หรือหมุนให้หันแนวเดียวกัน อาจใช้การนับแบบสอดคล้องเพื่อคัดเฉพาะกลุ่มย่อยที่ลบสำเร็จจริง
• สิ่งที่สังเกตได้
  ถ้าแท็กถูกขยายจนเป็นความทรงจำที่อ่านได้แล้ว แถบจะไม่กลับมา หากแท็กยังแค่อ่านได้โดยศักยภาพและถูกลบทิ้งอย่างสมบูรณ์ก่อนปิดล็อก แถบจะกลับมาในสถิติเฉพาะเงื่อนไข หากลบไม่หมด แถบกลับมาเพียงบางส่วน
• คำอธิบาย
  การติดแท็กเท่ากับเขียนภูมิทัศน์ชี้นำใหม่ ตราบใดที่สามารถฟื้นสภาพพร้อมเพรียงเฟสก่อนการปิดล็อก และระหว่างทางยังไม่บันทึกแท็กเป็นความทรงจำ สนามก็จะสร้างพื้นฐานการแทรกสอดได้อีกครั้งที่ปลาย จึงเห็นแถบกลับมาในกลุ่มย่อยที่ตรงเงื่อนไข แต่เมื่อใดที่แท็กถูกเขียนเป็นความทรงจำ กระบวนการจะไม่อาจย้อน และการลบใช้การไม่ได้

V. ชี้แจงสั้น ๆ ต่อความเข้าใจผิดที่พบบ่อย

• การวัดไม่ใช่การ “มองดู” เฉย ๆ แต่เป็นการเพิ่มการเชื่อมต่อทางกายภาพ ซึ่งอาจเขียนภูมิทัศน์ชี้ใหม ่และกระตุ้นการปิดล็อกก่อนเวลา
• “การยุบตัว” ไม่ใช่ชั่วขณะลึกลับ แต่คือภาพปรากฏของลำดับสามขั้น: เชื่อมต่อ–ปิดล็อก–ความทรงจำ
• การเลือกที่ล่าช้าไม่ได้เปลี่ยนอดีต แต่เป็นการตั้งเงื่อนไขขอบเขตสุดท้ายก่อนปิดล็อก
• การลบเชิงควอนตัมไม่ใช่กลมายากล แต่คือการลบแท็ก ฟื้นความพร้อมเพรียง และหลีกเลี่ยงการเขียนความทรงจำระหว่างทาง

VI. สรุปเป็นสี่บรรทัด

• แถบมาจากภูมิทัศน์ชี้นำที่สนามสลักไว้ล่วงหน้า ส่วนจุดเดี่ยวเกิดจากการข้ามเกณฑ์ปิดล็อกและการถูกบันทึก
• การวัดประกอบด้วยการเชื่อมต่อ การปิดล็อก และความทรงจำ ความแรงต่างกันทำให้แถบชัด–จางต่างกัน
• การเลือกที่ล่าช้ากำหนด “แบบของการปิดล็อก” ไม่ใช่การย้อนเวลา
• การลบเชิงควอนตัมจะกู้แถบได้ก็ต่อเมื่อยังไม่บันทึกเป็นความทรงจำและลบได้สมบูรณ์ หากบันทึกแล้วจะย้อนมิได้

ภาคผนวก: ตระกูลการวัดแบบอ่อน → บัตรแปลตามทฤษฎีเส้นพลังงาน

• การวัดแบบอ่อน
  การเชื่อมต่อเล็ก การแลกเปลี่ยนพลังงานเล็ก สองเส้นทางยังคงพร้อมเพรียงเป็นส่วนใหญ่ ภูมิทัศน์ชี้นำถูกเขียนใหม่บางส่วน ความเปรียบต่างของแถบลดลงแต่ยังเห็นได้
• การวัดแบบอ่อนอย่างต่อเนื่อง
  การเชื่อมต่อเล็กหลายครั้งสะสม ทำให้การสูญเสียความพร้อมเพรียงเพิ่มทีละขั้น ภูมิทัศน์ชี้นำค่อย ๆ จาง แถบเลื่อนจากชัดไปสู่พร่า
• การลบเชิงควอนตัม
  ติดแท็กล่วงหน้า แล้วลบทิ้งก่อนปิดล็อก โดยไม่ให้มีการบันทึกแบบมหภาคระหว่างทาง หากลบสมบูรณ์และคัดข้อมูลตามเงื่อนไขถูกต้อง ภูมิทัศน์จะกลับสู่สภาพพร้อมแทรกสอด และแถบจะปรากฏในกลุ่มย่อยที่เหมาะสม
• การเลือกที่ล่าช้า
  เลื่อนการตัดสินใจเรื่องรูปแบบการปิดล็อกไปไว้ปลายทาง เลือกระหว่างการปิดล็อกแบบแทรกสอดหรือแบบเส้นทางก่อนถึงจุดปิดล็อกจริง ไม่มีเหตุย้อนเวลา มีเพียงการเลือกเงื่อนไขขอบเขตสุดท้าย
• การวัดแบบปกป้องและการอ่านค่าความอ่อน
  ภายใต้สถานะที่ได้รับการปกป้องอย่างแรง ดึงสัญญาณด้วยการแลกเปลี่ยนที่เล็กยิ่งยวด แทบไม่เขียนภูมิทัศน์ใหม่ เป็นเพียงการ “เก็บตัวอย่าง” เฟสหรือการกระจายเฉพาะที่ ความรบกวนเล็กพอให้การปิดล็อกเกิดหลังการอ่าน
• การวัดแบบไม่ปฏิสัมพันธ์
  เปลี่ยนเงื่อนไขขอบเขตเพื่อปิดกั้นหนึ่งเส้นทาง ทำให้ความน่าจะเป็นที่พอร์ตอีกด้านเปลี่ยนไปในแบบที่อ่านได้ แม้ไม่มีการแลกเปลี่ยนพลังงานโดยตรง ภูมิทัศน์ชี้นำก็ถูกเขียนใหม่ จึงอนุมานการมีอยู่ของวัตถุได้จากสถิติ
• ความแลกเปลี่ยนระหว่างความสามารถแยกเส้นทางกับความชัดของแถบ
  ตัวหมายเส้นทางชัดขึ้นทำให้ความพร้อมเพรียงน้อยลง ภูมิทัศน์ชี้นำรองรับการแทรกสอดได้ยากขึ้น ตัวหมายพร่าลงทำให้ความพร้อมเพรียงมากขึ้น แถบชัดขึ้น ทั้งสองด้านสะท้อนความแรงของการเชื่อมต่อเช่นเดียวกัน