Експеримент з 37 вимірюваннями показав, що квантова фізика є ще більш дивною, ніж вважалося раніше.

Фізики створили частинки світла, які фактично існують у 37 вимірах одночасно, щоб перевірити екстремальну версію квантового парадокса. За словами вчених, цей експеримент показав, що квантова фізика значно більше відрізняється від класичної фізики, ніж багато хто думав. Дослідження опубліковано в журналі Science Advances, пише New Scientist.

Автори дослідження зосередилися на парадоксі Грінбергера-Хорна-Цайлінгера (ГХЦ), який демонструє, що квантові частинки можуть залишатися пов'язаними на великих відстанях. У найпростішій версії парадокса три частинки пов'язані за допомогою квантової заплутаності, особливого зв’язку, який дозволяє спостерігачам дізнатися щось про одну частинку, взаємодіючи з двома іншими.

Як показали попередні експерименти, ситуація, коли частинки можуть впливати одна на одну лише тоді, коли вони знаходяться в безпосередній близькості, тобто квантова заплутаність заборонена, призводить до математичних неможливостей. Фактично, парадокс можна виразити через обчислення, яке закінчується рівнянням 1 і -1, що не може бути правдою. У 90-х роках минулого століття фізики зрозуміли, що єдиний спосіб уникнути таких неможливостей — це прийняти, що частинки можуть брати участь у квантовій заплутаності.

Автори дослідження прагнули створити найекстремальнішу версію цього парадокса на сьогоднішній день. Зокрема, вони хотіли знайти стани фотонів або частинок світла, поведінка яких в експерименті з ГХЦ буде максимально відрізнятися від поведінки частинок класичної фізики.

Розрахунки показали, що фотони повинні перебувати в квантових станах, настільки ж складних, як якби вони існували в 37 вимірах. Так само, як ваше стан прямо зараз можна визначити за допомогою трьох просторових вимірів і одного виміру часу, для визначення стану кожного фотона потрібно використовувати 37 таких вимірів.

Фізики перевірили цю ідею, перевівши багатовимірну версію парадокса ГХЦ у серію імпульсів дуже когерентного світла, тобто світла, надзвичайно рівномірного за кольором і довжиною хвилі, яким вчені потім могли керувати.

Фізики стверджують, що стан, закодований світлом, і його вимірювання керуються тією ж математикою, яка лежить в основі квантової фізики. Таким чином, експеримент може виробляти деякі з найнекласичних ефектів у квантовому світі. Цей тип квантового моделювання є надзвичайно складним технічно і вимагає дуже стабільних і точно відкаліброваних пристроїв.

Вчені вважають, що результат експерименту може залишатися актуальним і через 100 років. Окрім дослідження меж квантовості, нова робота може також мати наслідки для того, як квантові стани світла і атомів використовуються для обробки інформації, наприклад, у квантових обчисленнях.