Понятие квантовой запутанности, «призрачного действия на расстоянии» по словам Альберта Эйнштейна, является одним из самых экзотических понятий квантовой физики. Согласно имеющимся теориям, запутанные на квантовом уровне объекты, несмотря на разделяющее их расстояние, которое может исчисляться огромным количеством световых лет, могут моментально оказывать влияние друг на друга. И некоторые из видных ученых высказывали сомнения в возможности существования такого явления, которое, по их мнению, нарушает все основные принципы традиционной физики.
Ученые уже создали математические модели квантовой запутанности и наблюдали некоторые проявления этого феномена. Но никогда прежде факт существования явления не был доказан в строгом понимании этого научного термина. И буквально на прошлой неделе исследователи из Технологического университета Дельфта (Delft University of Technology), Нидерланды, опубликовали работу, в которой, согласно их мнению, приведены неопровержимые и достаточные доказательства существования квантовой запутанности.
Эти ученые провели ряд экспериментов, в которых использовались два кристалла алмаза, находящиеся в противоположных уголках научного городка на расстоянии 1.3 километра друг от друга. Каждый из этих кристаллов облучался синхронными вспышками микроволнового излучения и лазерного света с определенными параметрами импульса. Энергия этих вспышек заставила электроны внутри этих «алмазных ловушек» возбудиться и испустить фотоны света, который, пройдя через оптоволокно, попадали внутрь регистрирующего прибора, удаленного от обоих алмазов на равное расстояние. Когда фотоны света, прибывшие от двух кристаллов, взаимодействовали друг с другом, это приводило к возникновению квантовой запутанности между электронами, которые были источниками этих фотонов.
Квантовая запутанность электронов была зафиксирована при помощи измерений направления вращения этих электронов. Измерения всех параметров электронов производились настолько быстро, что электроны не успели бы обменяться информацией, передаваемой сигналами, перемещающимися со скоростью света.
Однако, оказалось, что спины двух электронов были синхронизированы друг с другом, и электроны успели обменяться информацией при помощи чего-то, распространяющегося гораздо быстрее скорости света. Это является нарушением так называемого принципа локальности, который объясняет квантовую запутанность более просто, нежели это существует на самом деле. По нескольким измеренным параметрам электронов ученые рассчитали их волновую функцию, которая оказалась абсолютно одинакова в обоих случаях, и именно это является наиболее неоспоримым доказательством существования квантовой запутанности, нежели чем более простое совпадение спинов этих электронов.
Исследователи провели в течение 18 дней 245 идентичных экспериментов, а количество собранных данных и ряд предпринятых мер позволили им устранить все возможные «лазейки», через которые в результаты могли проникнуть ошибки, связанные с неточностью измерений, влиянием факторов внешней среды и т.п. «Ученые уже проводили множество экспериментов в области квантовой физики, но наш эксперимент был изначально задуман так, чтобы избежать даже возможности возникновения различного рода «лазеек»» — рассказывает Рональд Хэнсон (Ronald Hanson), ученый из Института нанотехнологий Кавли (Kavli Institute of Nanoscience), — «Эксперименты с квантовой запутанностью производились с конца 1970-х годов, но их результаты всегда требовали дополнительных подтверждений. Теперь же нам удалось получить неопровержимые доказательства существования квантовой запутанности».
