Классическая физика и квантовая механика не согласуются между собой, поскольку микромир оказывается крайне непривычным для нас. Одним из самых впечатляющих примеров этого является квантовая запутанность. Этот феномен утверждает, что состояние одной частицы можно определить, анализируя ее запутанную пару, независимо от того, как далеко они находятся друг от друга. Такой эффект противоречит классической физике и заставил самого Альберта Эйнштейна назвать это жутким действием на расстоянии.
Это свойство известно как нелокальная квантовая теория поля, когда частицы взаимодействуют на расстоянии, как бы нарушая ограничения скорости света. В классической физике все работает иначе: объекты влияют только на те, что расположены рядом. Это фундаментальное различие объясняется парадоксом Гринбергера-Хорна-Зайлингера (GHZ), сформулированным в 1989 году. Этот парадокс доказывает, что квантовую теорию невозможно объяснить с помощью локального реалистического подхода. Если на частицы влияет только их непосредственное окружение, возникают математические противоречия, например, уравнение, где 1 равно -1.
Новейшее исследование, опубликованное в журнале Science Advances, показывает, насколько странными могут быть эти парадоксы. Международная команда ученых исследовала поведение частиц света и получила результаты, которые превзошли все ожидания. Они создали фотоны, которые существуют в 37 измерениях. Для сравнения: мы с вами существуем в трех пространственных измерениях с дополнительным временным.
«Этот эксперимент показывает, что квантовая физика является еще более парадоксальной, чем мы предполагали», — отметил Чженгао Лю, соавтор исследования из Технического университета Дании. Он также предположил, что даже спустя столетие после открытия квантовой механики мы только начинаем понимать ее истинный потенциал.
Выполнить этот эксперимент было чрезвычайно сложно. Исследователям пришлось адаптировать парадокс Гринбергера-Хорна-Зайлингера к когерентному свету — с четко определенными длиной волны и цветом, чтобы с ним было легче работать. В результате команда создала самые сильные «неклассические эффекты» в квантовом мире.
«Мы считаем, что наша работа открывает новые горизонты для будущих исследований», — пишут авторы статьи. По их словам, результаты могут быть использованы для создания еще более мощных квантовых систем в высоких измерениях.
Иначе говоря, мы лишь коснулись верхушки квантового айсберга. Настоящие прорывы еще впереди. Тот странный и непонятный мир, который описывает квантовая физика, может скрывать ключи к революционным технологиям будущего.
Ранее мы рассказывали о ТОП-7 тайн Вселенной.
По материалам New Scientist
