Класична фізика та квантова механіка не узгоджуються між собою, оскільки мікросвіт виявляється вкрай незвичними для нас. Одним із найбільш цікавих прикладів цього є квантова заплутаність. Цей феномен стверджує, що стан однієї частинки можна визначити, аналізуючи її заплутану пару, незалежно від того, як далеко вони розташовані одна від одної. Такий ефект суперечить класичній фізиці та змусив самого Альберта Ейнштейна назвати це моторошною дією на відстані.
Ця властивість відома як нелокальна квантова теорія поля, коли частинки взаємодіють на відстані, ніби порушуючи обмеження швидкості світла. У класичній фізиці все працює інакше: об’єкти впливають лише на ті, що розташовані поруч. Ця фундаментальна відмінність пояснюється парадоксом Грінбергера-Хорна-Зайлінгера (GHZ), сформульованим у 1989 році. Цей парадокс доводить, що квантову теорію неможливо пояснити за допомогою локального реалістичного підходу. Якщо на частинки впливає лише їхнє безпосереднє оточення, виникають математичні протиріччя, наприклад, рівняння, де 1 дорівнює -1.
Новітнє дослідження, опубліковане в журналі Science Advances, показує, наскільки дивними можуть бути ці парадокси. Міжнародна команда вчених дослідила поведінку частинок світла й отримала результати, які перевершили всі очікування. Вони створили фотони, які існують у 37 вимірах. Для порівняння: ми з вами існуємо у трьох просторових вимірах із додатковим часовим.
«Цей експеримент показує, що квантова фізика є ще більш парадоксальною, ніж ми припускали», — зазначив Чженгао Лю, співавтор дослідження з Технічного університету Данії. Він також припустив, що навіть через століття після відкриття квантової механіки ми лише починаємо розуміти її справжній потенціал.
Виконати цей експеримент було надзвичайно складно. Дослідникам довелося адаптувати парадокс Грінбергера-Хорна-Зайлінгера до когерентного світла — з чітко визначеними довжиною хвилі та кольором, аби з ним було легше працювати. У результаті команда створила найсильніші «некласичні ефекти» у квантовому світі.
«Ми вважаємо, що наша робота відкриває нові горизонти для майбутніх досліджень», — пишуть автори статті. За їхніми словами, результати можуть бути використані для створення ще потужніших квантових систем у високих вимірах.
Інакше кажучи, ми лише торкнулися верхівки квантового айсберга. Справжні прориви ще попереду. Той дивний і незрозумілий світ, який описує квантова фізика, може приховувати ключі до революційних технологій майбутнього.
Раніше ми розповідали про ТОП-7 таємниць Всесвіту.
За матеріалами New Scientist
