Ученые только что сняли первую в мире фотографию этого явления, которую Альберт Эйнштейн назвал «жутким действием на расстоянии». Это явление, называемое квантовой запутанностью, описывает ситуацию, когда частицы могут оставаться связанными так, что физические свойства одного будут влиять на другого, независимо от расстояния (даже миль) между ними.
Эйнштейн ненавидел эту идею, поскольку она нарушала классические описания мира. Поэтому он предложил один способ, чтобы запутывание могло сосуществовать с классической физикой - если бы существовала неизвестная, «скрытая» переменная, которая действовала как посланник между парой запутанных частиц, сохраняя их судьбы переплетенными.
Была только одна проблема: не было никакого способа проверить, была ли верна точка зрения Эйнштейна - или альтернатива незнакомца, в которой частицы «общаются» быстрее скорости света, а частицы не имеют объективного состояния, пока их не наблюдают. Наконец, в 1960-х годах физик сэр Джон Белл выступил с тестом, который опровергает существование этих скрытых переменных - что будет означать, что квантовый мир чрезвычайно странный.
Недавно группа в Университете Глазго использовала сложную систему лазеров и кристаллов, чтобы сделать первую в мире фотографию квантовой запутанности, нарушающей одно из так называемых «неравенств Белла».
Это «ключевой тест квантовой запутанности», - сказал старший автор Майлс Паджетт, заведующий кафедрой естественной философии Кельвина и профессор физики и астрономии в университете Глазго в Шотландии. Хотя люди используют квантовую запутанность и неравенства Белла в таких приложениях, как квантовые вычисления и криптография, «это первый раз, когда кто-либо использует камеру для подтверждения».
Чтобы сделать снимок, Пэджетт и его команда сначала должны были запутать фотоны или легкие частицы, используя проверенный метод. Они ударяют кристалл ультрафиолетовым (УФ) лазером, и некоторые из этих фотонов от лазера распадаются на два фотона. «Благодаря сохранению энергии и импульса каждая полученная пара фотонов запутывается», - сказал Паджетт.
Они обнаружили, что запутанные пары коррелировали или синхронизировались гораздо чаще, чем можно было бы ожидать, если бы была задействована скрытая переменная. Другими словами, эта пара нарушила неравенства Белла. Исследователи делали снимки с помощью специальной камеры, которая могла обнаруживать отдельные фотоны, но делала снимки только тогда, когда фотон прибыл с запутанным партнером, согласно заявлению.
Этот эксперимент «показывает, что квантовые эффекты действительно меняют типы изображений, которые могут быть записаны», - сказал он в интервью Live Science. Теперь Паджетт и его команда работают над улучшением качества изображения микроскопа.
Результаты были опубликованы 12 июля в журнале Science Advances.
